2.3.1 Filtrage de pièces
Principes
Le filtrage (Tableau 2.2) consiste à supprimer des pièces ou des sous-ensembles. Cette opération permet d’alléger la maquette numérique rapidement et sans avoir besoin de disposer d’outil spécifique et quel que soit le format des modèles CAO.
Le critère utilisé pour évaluer le niveau de simplification est le nombre de pièces suppri- mées. Ce critère ne tient pas compte de la taille des pièces, il est peu significatif en ce qui concerne l’impact de la simplification sur le résultat de l’analyse.
La suppression d’une pièce peut entrainer une perturbation locale lorsque la connexion est rompue entre deux pièces d’un sous-ensemble (Figure 2.4) ou bien une perturbation globale lorsque des conditions limites disparaissant avec la pièce.
Pratiques industrielles
Cette opération est généralement réalisée avant toutes les autres avec un modeleur 3D. Les critères de suppression sont la taille des pièces et leur distance par rapport aux condi- tions limites les plus proches. Les valeurs limites utilisées restent à l’appréciation de l’opé- rateur. Pour éviter les perturbations dues à la suppression de pièces dans un sous-ensemble, la modification de pièces voisines peut être nécessaire.
Outils Opérateur Paramètres Intérêts Limites
CATIA V5 Suppression Liste de pièces à supprimer
Tous formats Doit être réalisé en amont par le concepteur GPURE Suppression Liste de pièces à
supprimer
Sélection rapide des sous-ensembles à supprimer
Nécessite une conversion des données
CHAPITRE 2. TECHNIQUES DE SIMPLIFICATION DE MODÈLES CAO POUR LA SIMULATION NUMÉRIQUE
FIGURE2.4 – Exemples de simplification par filtrage de pièces. (a) Modèle original d’un sous-
ensemble. (b) Modèle d’un sous-ensemble filtré. Illustration d’une perte de connexion entre pièces.
2.3.2 Substitution
Principes
Cette opération consiste à supprimer des surfaces et/ou des volumes existants puis à les reconstruire avec une géométrie moins complexe. Les méthodes d’idéalisation par dé- composition et réduction [15] sont utilisées pour extraire les axes ou les surfaces mé- dianes du modèle. La géométrie du modèle simplifiée est reconstruite par création de volumes simples tels que des parallélépipèdes (Figure 2.5. b1) ou des cylindres (Figure 2.5. b2), ou bien par ajout d’épaisseurs autour de la surface médiane (Figure 2.5. b3).
Le critère utilisé pour évaluer le niveau de simplification est la distance de Hausdorff, dé- finie dans la section 2.5, mesurée entre le modèle original et le modèle simplifié.
L’impact sur le résultat de l’analyse peut être très important. Dans le cas d’une substi- tution par parallélépipèdes ou par cylindres, le modèle est simplifié au maximum. Cette technique est plutôt réservée aux essais de faisabilité de la simulation ou pour simplifier un sous-ensemble de type obstacle éloigné des conditions limites.
Pratiques industrielles
Quelques outils (Tableau 2.3) proposent une fonction automatisée pour construire et remplacer un composant de forme élancée par un cylindre après idéalisation de l’axe principal. La reconnaissance de cet axe n’est pas parfaite. En pratique, les opérations de suppression et de reconstruction sont réalisées manuellement à l’aide d’un modeleur 3D.
Les paramètres à prendre en compte (Tableau 2.3) pour une reconstruction sont l’en- semble des dimensions du modèle reconstruit (par exemple qui permettent de conserver la plus grande longueur de la boite englobante du modèle et son volume).
CHAPITRE 2. TECHNIQUES DE SIMPLIFICATION DE MODÈLES CAO POUR LA SIMULATION NUMÉRIQUE
Outils Opérateur Paramètres Intérêts Limites
CATIA V5 Suppression puis extrusion
Dimensions du mo- dèle à reconstruire
Conservation du modèle CAO na- tif
Non automatisé
GPURE Pipe genera-
tion
Aucun Opération auto-
matisée
Fréquents
échecs lors
de la détection de l’axe neutre
TABLEAU2.3 – Outils et techniques de substitution
FIGURE2.5 – Exemples de simplification par substitution. (a1, a2, a3) Modèles originaux. (b1) Mo-
dèle substitué par un parallélépipède. (b2)Modèle substitué par des cylindres. (b3) Modèle substi- tué par un volume autour de la surface médiane.
2.3.3 Voxelisation
Principes
L’opération de voxelisation consiste à construire une surface simplifiée à partir de la dis- crétisation du modèle CAO [3]. La géométrie du modèle (pièce ou sous-ensemble) est discrétisée en voxels noirs (dans le modèle), blancs (en dehors du modèle) ou gris (sur la frontière du modèle). Les voxels gris sont divisés en voxels plus petits jusqu’à ce qu’il n’y ait plus que des voxels blancs et noirs à une tolérance près. Une surface S est extraite telle que les voxels noirs se trouvent à l’intérieur de S et les voxels blancs à l’extérieur. Cette surface est corrigée par décimation des arêtes.
CHAPITRE 2. TECHNIQUES DE SIMPLIFICATION DE MODÈLES CAO POUR LA SIMULATION NUMÉRIQUE
Hausdorff entre le modèle original et le modèle préparé.
Pratiques industrielles
Les modeleurs facilitent cette opération. Les surfaces extérieures du modèle peuvent être conservées et les détails internes supprimés. Cela peut représenter un intérêt pour l’ana- lyse numérique pour laquelle seules les surfaces extérieures sont maillées. L’impact sur le résultat de l’analyse est alors négligeable. Cependant le modèle voxelisé est « rempli » ce qui alourdi considérablement le modèle.
Le paramètre à régler (Tableau 2.4) est la valeur du grain (ou taille des voxels). Pour régler ce paramètre, les ingénieurs recherchent le meilleur compromis entre une simplification de niveau maximal et une bonne conservation des principales arêtes extérieures.
Outils Opérateur Paramètres Intérêts Limites
CATIA V5 Enveloppe Valeur du grain ou taille des voxels
Rapidité Modèle très
lourd peu exploi- table (difficile à utiliser)
TABLEAU2.4 – Simplification par voxelisation