Réalisation du maillage régulier d’une structure 3D



MaillageFinal
Objectifs : le mailleur tétraédrique de CATIA permet très aisément d’obtenir un maillage d’une pièce massive. Ce maillage est d’ailleurs généré automatiquement lors de l’ouverture de l’atelier de calcul. Mais il est généralement parfaitement irrégulier, alors que parfois la pièce étudiée possède des particularités géométriques qui font qu’un maillage régulier est possible. L’intérêt d’un tel maillage est qu’il permet de conserver certaines symétries du champ solution. La réalisation d’un tel maillage est possible grâce à certains outils du « mailleur avancé ».

Support de l’étude


La pièce étudiée représente un stator de moteur électrique dont les dimensions sont données sur le schéma ci-dessous. Il comporte 9 dents et est donc composé de 9 secteurs angulaires identiques de 40°. Chaque secteur angulaire possède lui même un plan de symétrie. Il faut donc définir la géométrie sur un secteur angulaire de 20°. L’épaisseur totale du stator est de 60 mm.
Plan_Stator

Réalisation de la géométrie nécessaire à la définition du maillage


Les maillages vont être générés à partir d’opérations élémentaires (rotation, translation, extrusion, révolution, symétrie) effectuée sur des maillages 1D ou 2D très simples. Ces différentes opérations nécessitent (Tutorial pour la création de la géométrie) :
  • d’avoir défini quelques géométries simples qui seront maillées directement (segments, surfaces éventuellement) ;
  • d’axes ou plans permettant d’effectuer les différentes opérations (axes de rotation, directions des translations, plans de symétrie) ;

Réalisation du maillage dans le mailleur avancé

Le maillage final de la structure principal est réalisé en 4 étapes
  • Maillage des segments 1 et 2 définissant la répartition radiale des mailles du stator (Tutorial) ;
  • Génération d’un maillage plan à partir de la révolution du maillage des segments 1 et 2 (Tutorial) ;
  • Génération d’un maillage plan par symétrie des maillages précédemment générés et par répétition circulaire des maillages plans existant (Tutorial) ;
  • Génération d’un maillage volumique par extrusion du précédent maillage (Tutorial) ;



Maillages élémentaires
Rotations
Extrusion
Maillages_1_2_3Maillages_1_2_3_4_5Maillages_1_2_3_4_5_6


  • Maillage du segment 3 représentant la section d’une ailette ;
  • Génération du maillage d’une ailette par révolution du maillage unidimensionnel précédent ;
  • Répétition rectangulaire du maillage d’une ailette pour générer les autres ;

MaillageFinal_2

Paramétrage éventuel

Il est possible d’affecter une formule à tous les paramètres de création des différents maillages intermédiaire, de façon à :
  • pouvoir raffiner le maillage pour une géométrie donnée ;
  • pouvoir modifier la géométrie et éventuellement l’optimiser selon un critère liée à une sortie de l’analyse éléments finis


Réalisation d’une analyse modale en libre-libre


Un calcul d’analyse modale en libre-libre nous permet de valider le fait que les différents sous-maillages sont bien connectés entre eux. Il existe 6 modes de corps rigides (mouvements d’ensembles) suivis de modes déformant la structure complète. Les deux premiers modes obtenus sont représentés ci-dessous.
Mode_01Mode_02