La CAO du masque

II.7.1 Analyse du masque étudié

L’équipement de protection des voies respiratoires utilisé pour ce travail (ANP/VP) est un objet complexe dont il existe une description numérique ayant servi à son étude et à sa réalisation. Le modèle CAO d’un masque complet de taille 3 nous a été transmis par le Centre d’Études du Bouchet (CEB). La procédure à mettre en œuvre pour passer de la géométrie du masque à son maillage est donc complètement différente de celle mise en place pour la tête. Il ne s’agit plus de recourir à des techniques de Reconstruction De Surfaces (RDS) à partir de points numérisés sur de l’existant mais d’exploiter une géométrie numérique. La procédure repose sur une analyse et une démarche systématiques [4]. Les opérations nécessaires pour transformer la description initiale en une CAO adaptée pour le maillage et le calcul ne permettent pas, pour cette étape, l’emploi d’un outil comme SAMCEF, trop orienté maillage et données éléments finis. Seul le logiciel I-DEAS est utilisé pour le traitement des données géométriques du masque et la construction de son maillage. Comme on l’a déjà souligné, bien que ce ne soit pas vraiment le cas, la tête est supposée parfaitement symétrique pour la modélisation numérique. Pour pouvoir profiter pleinement de la symétrie lors de la simulation numérique et diminuer le volume des données à gérer, le masque doit lui aussi être supposé symétrique et symétriquement positionné par rapport au plan de

symétrie de la tête. La valve d’évacuation de l’air expiré et le dispositif d’alimentation ne sont pas identiques, mais ils sont intégrés de la même manière dans le masque par l’intermédiaire de pièces épaisses et rigides : les inserts. D’un point de vue mécanique, il est légitime de supposer que ces deux dispositifs logés dans les inserts se comportent de la même façon, ce qui permet d’exploiter la symétrie du masque. Un premier partitionnement permet donc de "couper" le masque en deux par le plan sagittal, et d’en isoler une moitié.

Figure II.17 : Vue arrière du masque sans la poche bucco-nasale pour distinguer les inserts

Cela ne change rien à la méthodologie et à sa généralité mais permet de diminuer sensiblement le nombre d’entités géométrique à manipuler. S’il s’avère nécessaire de disposer d’un maillage complet du masque, il suffit d’utiliser les fonctions de symétrie de maillage, tant pour la tête que pour le masque. La géométrie du demi-masque est présentée sur la Figure II.18.

Figure II.18 : Modèle CAO initial du demi-masque (gauche) avec CAO filaire complète, soit toutes les surfaces de l’enveloppe externe (milieu) et partie apparente du masque pour le point

La première image est une vue "réaliste" du masque, les surfaces ont des reflets fonction de leurs orientations respectives. La seconde image représente la CAO filaire complète dans laquelle apparaissent toutes les surfaces décrivant son enveloppe externe. La dernière image est obtenue par un traitement des surfaces cachées et représente la partie apparente du masque pour le point de visée choisi. Avant de détailler les modifications réalisées à partir de cette description géométrique pour mettre en place un modèle adapté au calcul, le paragraphe suivant expose quelques problèmes relatifs à la liaison entre la CAO et le maillage.

II.7.1 Liaison entre la CAO et le maillage

Il existe schématiquement deux façons de définir un volume avec les outils de CAO [4], [73]. La représentation de la géométrie d’une pièce volumique peut être faite avec les différentes faces qui définissent l’enveloppe externe, faces "cousues" entre elles au niveau de leurs arêtes communes. Il s’agit de la description volumique dite B-Rep (Boundary Representation) représentée sur la Figure II.19. Cette couture est faite par l’intermédiaire d’un lien topologique qui garantit que l’enveloppe forme un volume clos. Les faces ne sont pas dissociables car les notions "d’intérieur" et "d’extérieur" perdent alors leur sens. Les modeleurs de type NMG (Non-Manifold Geometry) savent cependant gérer les incohérences géométriques. L’outil de modélisation surfacique avec lequel la géométrie du masque a été décrite est EUCLID-STYLER, basé sur le formalisme B-Rep. Le modèle géométrique initial du masque est décrit par l’ensemble des surfaces cousues qui en constituent l’enveloppe.

Figure II.19 : Principe de la représentation géométrique dite B-Rep

L’autre représentation possible d’un modèle volumique est obtenue à l’aide d’opérations booléennes entre des primitives volumiques qui sont les volumes de base d’une bibliothèque à partir desquels il est possible de construire une grande variété de formes usuelles en mécanique. Ces primitives sont par exemple les parallélépipèdes, les cylindres, les cônes, les sphères et des géométries plus complexes comme celles obtenues à partir de fonctions "tuyau" ou de "lissage" de courbes délimitant des contours fermés… Le modèle est alors de type CSG (Constructive Solide Geometry). Les opérations booléennes sont les unions, les soustractions et les intersections. La Figure II.20 donne un exemple de soustraction de deux blocs parallélépipédiques.

arête (edge) face

Figure II.20 : Principe de la représentation géométrique dite CSG : soustraction de deux blocs parallélépipédiques

On s'intéresse maintenant par la considération de la géométrie du masque et de ses épaisseurs au travers de sa CAO au choix des éléments finis à utiliser.