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Vers l’adaptation automatisée des modèles CAO pour la simulation par éléments finis

Vers l’adaptation automatisée des modèles CAO pour la simulation par éléments finis. Gilles Foucault. Roland Maranzana. Jean-Claude Léon. J-C Cuillière, G. Foucault, V. François. Laboratoire LIPPS. Sommaire. Problématique du passage CAO-calcul

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Vers l’adaptation automatisée des modèles CAO pour la simulation par éléments finis

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  1. Vers l’adaptation automatisée des modèles CAO pour la simulation par éléments finis Gilles Foucault Roland Maranzana Jean-Claude Léon J-C Cuillière, G. Foucault, V. François Laboratoire LIPPS

  2. Sommaire • Problématique du passage CAO-calcul • Représentation MCT (Meshing Constraints Topology) • Opérateurs de transformation MCT • Critères automatiques pour les transformations MCT • Résultats de maillage sur les modèles MCT • Conclusions

  3. Approche de simplification de modèle solides volumiques (Entrée) : Modèle CAO Carte de tailles adaptée au comportement mécanique et à la précision Matériaux + Conditions aux limites Processus d’adaptation (1) Simplification dans l’arbre de construction CAO (2) Simplification de la topologie des contraintes de maillage (suppression d’arêtes, de sommet, contraction d’arête en sommet) (3) Maillage automatique de la géométrie composite

  4. Simplification de certaines fonctions de construction Dh<T Les détails dont la taille caractéristique est inférieure à la taille souhaitée doivent être supprimés pour respecter la carte de tailles souhaitée. • perçages et découpages par révolution : • L’ensemble des faces du trou a un diamètre faible devant la taille EF  suppression de fonction • Une partie des faces du trou a une taille inférieure à la taille EF  suppression des faces et de reconstruction • Les congés dont le rayon est faible devant la taille EF • Les poches et les extrusions dont le profil est faible devant la taille EF T

  5. Problèmes de maillage causés par la topologie B-Rep Les modèles CAO ont souvent des faces beaucoup plus petites que la taille des éléments à y construire • Mauvaise qualité de maillage, sur-densités : impact néfaste sur le maillage • Ralentissement voire échec de l’analyse EF  La topologie du modèle CAO n’est pas adaptée aux MC (contraintes du maillage) et à la carte de tailles car elle ne reflète que son processus de construction Taille = 1/10 taille EF

  6. MCT (Topologie des Contraintes de Maillage) Représentation des contraintes de maillage : • Représente intrinsèquement les MC (contraintes de maillage) : • La présence de chaque MC entité (face, arête, sommet) est justifiée pour les besoins du maillage : CL, carte de tailles, zones de forte courbure • Représente explicitement : • la géométrie des entités • Les relations topologiques d’adjacence entre MC entités (graphes d’adjacence).

  7. Exemple de MCT Les MCT entités respectent: • les zones de conditions aux limites (F1, f2) • les aspects de formes importants pour le calcul (ex. zones de fortes courbure, arêtes vives) • des faces et des arêtes de taille compatible avec la taille de maillage souhaitée Modèle CAO MCT

  8. Description géométrique des contraintes de maillage • Chaque MC entité (contrainte de maillage) est un groupe d’entité CAO : • MC arête = ensemble d’arêtes adjacentes • MC face = ensemble de faces adjacentes • Opérations de fusion de MC entités, découpage de MC entités

  9. Découpage d’arête • Contraction d’arête sur son extrémité Opérateurs topologiques MCT Opérateurs qui modifient les 3 graphes d’adjacence et les MC entités: • Suppression d’arête • Suppression de sommet • Fusion entre sommets d’une face

  10. Critère de suppression d’arête : largeur de face  largeur MC Face < taille minimale  Suppression des arêtes dans les parties trop étroites 1-A1 1 l 0 Lmin

  11. Critère d’angle déviation (courbure) Les arêtes situées dans les parties quasiment planes des surfaces ne sont pas nécessaires, et gênent le respect de la carte de taille. 1-A2 1 b 0 bmax

  12. Opération de suppression d’arête • Les critères sont évalués localement sur la discrétisation des arêtes • Sommets de séparation entre les parties supprimables et à garder • Suppression des parties identifiées

  13. Critères de suppression de sommets

  14. Arête de petite taille Région étroite Processus d’adaptation MCT

  15. Maillage des surfaces composites Génération de maillage EF sur une MC face (surface composite qui ignore les arêtes supprimées) Pi Pc Pi+1 1. Maillage des arêtes 2. Génération du nœud candidat 3. Génération du triangle

  16. Quart de piston Triangles de qualité supérieure à 30%

  17. Support de roulement Modèle CAO initial Adaptation MCT Maillage généré

  18. Conclusions • Un maillage qui respecte la topologie B-Rep CAO est souvent inutilisable pour le maillage et le calcul : il est indispensable de la transformer • La MCT fournit des opérateurs automatiques qui permettent de convertir le modèle B-Rep CAO en un modèle qui représente les contraintes de maillage • Lien CAO-MCT : direct et bidirectionnel • Perspective: évaluation et quantification de l’impact des simplifications sur les résultats de calcul Roland Maranzana Jean-Claude Léon J-C Cuillière, G. Foucault, V. François Laboratoire LIPPS

  19. Questions ? Roland Maranzana Jean-Claude Léon J-C Cuillière, G. Foucault, V. François Laboratoire LIPPS

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