Use of a finite élément environment (S.I.C) for magnéto-thermal coupled treatment
Utilisation d'un environnement éléments finis (S.I.C.) pour le traitement couplé en magnéto-thermique
Résumé
The aim of this study is to develop software tools allowing the treatment of coupled physical phenomena in a finite élément environment called S.I.C. (interactive design system). The specificities of the magnéto-thermal coupling in particular are studied. First the encountered problems are presented and then the chosen and programmed solutions are justified through an application of shaping by magnetic heating. Indeed, such a coupling involves many difficulties. First of ail, the tools and the models allowing the représentation of the magnetic and thermal phenomena need to be at one's disposai. Then, the modelling of moving parts with contacts requires the use of well adapted methods. For the movement, différent kinds of re-mesh or "assimilated" are used, while for the thermal contact, an original method of exchange between line éléments has been developed.
In order to make différent physical models coexist and communicate among themselves, a "direct coupling" method is used (in such a method, the finite élément solving of each field are successively chained). This method allows to keep the vested interests of each field and to respect their needs and évolutions (This method allows to respect the partieularities of each field as well as their needs and évolutions). Moreover, this method has proved to be well adapted to an object data structuring. The generic tools thus realised hâve allowed the development of a magnéto-thermal module. This module has been used to study a sophisticated industrial process of shaping iron tubes by magnetic heating.
L'objectif de cette étude est de développer dans l'environnement éléments finis S.I.C. (Système Interactif de Conception), des outils informatiques permettant le traitement de phénomènes physiques couplés. Nous avons étudié en particulier les spécificités du couplage magnéto-thermique. Nous présentons les problèmes posés, puis en nous appuyant sur une application de magnéto-formage, nous justifions les solutions que nous avons programmées. En effet, ce type de couplage comporte de nombreuses difficultés. Tout d'abord, il faut disposer de tous les outils et les modèles permettant une représentation des lois de comportement magnétiques et thermiques. Ensuite, la modélisation des déplacements de pièces avec contact requiert l'utilisation de méthodes adaptées. Pour le déplacement, nous utilisons différentes méthodes de remaillages ou "assimilées" et pour le contact thermique, nous avons développé une méthode originale d'échanges entre éléments linéiques.
Afin de faire coexister et communiquer différents modèles physiques, nous avons opté pour une méthode de "couplage indirect" (où les résolutions éléments finis de chaque discipline sont enchaînées successivement). Cette méthode permet de conserver les acquis de chaque discipline et de respecter leurs exigences et évolutions. De plus, nous montrons qu'elle est bien adaptée à une structuration des données sous forme d'objets.
Les outils génériques ainsi réalisés ont permis le développement d'un module magnéto-themique. Nous l'avons utilisé pour étudier un procédé industriel complexe de formage de tubes d'acier chauffés par induction.