Partie 2 : Géométries Table des matières

Partie 2 : Géométries
Table des matières :
Chapitre I - Concepts de base ............................................................................................. 3
I.A. Généralités .................................................................................................................. 3
I.B. Définitions ................................................................................................................... 3
I.C. Notions sur la visualisation des géométries dans GLPre ............................................ 5
I.C.1. Concept général .................................................................................................... 5
I.C.2. Spécificités des modèles 2D ................................................................................. 5
a) 2D plan ................................................................................................................... 6
b) 2D axisymétrique ................................................................................................... 7
Chapitre II - IMPORT – Les formats de fichiers supportés ............................................ 8
II.A. Formats propriétaires TRANSVALOR ..................................................................... 9
II.A.1. Format X/Y ......................................................................................................... 9
II.A.2. Format DOU ..................................................................................................... 10
II.A.3. Format MAY .................................................................................................... 11
II.B. Formats 2D externes ................................................................................................ 11
II.B.1. Format DXF ...................................................................................................... 11
II.B.2. Format IGES ..................................................................................................... 12
II.C. Formats 3D externes ................................................................................................ 13
II.C.1. Format STL ....................................................................................................... 13
II.C.2. Format NASTRAN ........................................................................................... 15
II.C.3. Format PATRAN .............................................................................................. 16
II.C.4. Format de maillage GID ................................................................................... 17
II.C.5. Format UNV ..................................................................................................... 18
II.C.6. Format STEP ..................................................................................................... 22
II.C.7. Format PARASOLID........................................................................................ 22
Chapitre III - EXPORT – Les formats de fichiers supportés ........................................ 23
III.A. Formats propriétaires TRANSVALOR .................................................................. 23
III.B. Formats 2D externes ............................................................................................... 23
III.C. Formats 3D externes ............................................................................................... 24
III.D. Quelques conseils sur le choix des formats externes ............................................. 24
Chapitre IV - Annexes ....................................................................................................... 26
IV.A. Traitements et vérifications .................................................................................... 26
IV.A.1. Formats 2D ...................................................................................................... 26
IV.A.2. Formats 3D ...................................................................................................... 27
IV.B. Relation d’Euler Poincaré ...................................................................................... 28
IV.C. Messages d’erreurs à l’import ................................................................................ 29
IV.D. Tableau récapitulatif des formats courants supportés ............................................ 31
Index : .................................................................................................................................. 33
Partie 2 : Géométries
-1-
Transvalor
Chapitre I - CONCEPTS DE BASE
Dans cette partie nous allons étudier de quelle façon sont gérés les fichiers issus d'une
CAO. Nous nous intéresserons aux formats supportés et aux vérifications effectuées sur les
fichiers afin de pouvoir les utiliser dans une simulation.
I.A. Généralités
L'une des premières étapes de la préparation d'un calcul consiste en l'import des
géométries, c’est-à-dire les objets nécessaires à la constitution d’une simulation (pièce, outils,
moules…). En effet, le pré-processeur n'est pas un logiciel de CAO. On ne peut pas modifier
ou créer de géométries (sauf géométries simple type cylindre, cube, d’appliquer des facteurs
d’échelles et de modifier la taille du maillage…).
Le pré-processeur accueille des fichiers issus des logiciels de CAO et des modules de
maillage les plus connus :
Logiciels
Editeur
Site Internet
AutoCAD™, Inventor™
Autodesk
www.autodesk.com
SolidEdge®, NX4, I-DEAS®
UGS
www.ugs.com
Pro Engineer®
PTC
www.ptc.com
SolidWorks®, CATIA®
Dassault Systèmes
www.3ds.com
GID
CIMNE
www.gidhome.com
NASTRAN, PATRAN
MSC Software
www.mscsoftware.com
I.B. Définitions
Certains termes seront souvent employés, il est important de rappeler leur définition au
sens du pré-processeur GLPre:
Maillage surfacique 3D (Figure 1) : On parle de maillage surfacique lorsque « l’enveloppe »
d’un volume est décrite à l’aide d’éléments bidimensionnels (triangles, quadrangles).
Maillage volumique 3D (Figure 2) : On parle de maillage volumique lorsque non seulement
l’enveloppe d’un volume mais aussi l’intérieur de celle-ci est décrit à l’aide d’éléments
tridimensionnels (tétraèdres, hexaèdres).
Format pour modèle 2D : Format décrivant des contours dessinés dans un plan. Les contours
peuvent être fermés ou non. Ils sont constitués habituellement de lignes, d’arcs de cercle, ou
d’autres entités.
Partie 2 : Géométries
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Transvalor
Format pour modèle 3D : Format décrivant une géométrie tridimensionnelle. On parlera de
surface fermée lorsque chacune des arêtes des triangles trouve un voisin, cette surface décrit
donc un volume. On parlera de surface ouverte, au contraire, pour décrire une surface qui ne
décrit pas un volume, à savoir lorsqu’il existe des triangles avec des arêtes libres (bords
libres).
Cylindre maillé
Figure 2 : Mise en évidence d'un maillage
volumique à l’aide d’un plan de coupe
Figure 1 : Mise en évidence d'un maillage
surfacique à l’aide d’un plan de coupe
Partie 2 : Géométries
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Transvalor
I.C. Notions sur la visualisation des géométries dans
GLPre
I.C.1. Concept général
Le pré-processeur GLPre est une application exclusivement 3D. Ainsi, toute géométrie
importée sera représentée dans un repère (x,y,z). Cela est tout à fait habituel dans le cas d’une
géométrie 3D. En revanche, pour des géométries 2D quelques précisions sont nécessaires à la
bonne compréhension de la visualisation lors de l’import.
I.C.2. Spécificités des modèles 2D
Ce paragraphe concerne les simulations destinées aux logiciels FORGE et COLDFORM.
Une géométrie 2D est un contour qui correspond à une section d’un objet 3D dans un
plan défini (x,y) ou (x,z) ou (y,z). D’un point de vue de la visualisation cela est différent selon
que notre modélisation est 2D plan ou 2D axisymétrique (voir pages suivantes).
Dans l’onglet Simulations on trouvera l’option permettant de basculer du mode 2D
axisymétrique au mode 2D plan en décochant la case.
Partie 2 : Géométries
-5-
Transvalor
a) 2D plan
Dans le pré-processeur GLPre, lorsque nous décochons la case 2D Axi la géométrie
est représentée avec le contour/profil (Figure 3) extrudé d’une longueur unitaire (1mm, 1m
ou 1inch selon le système d’unités) (Figure 4).
!
Ceci est strictement visuel, le calcul étant fait sur la section seulement, donnant des résultats
identiques sur n’importe quelle section
.
Poutre complète
z
y
x
Figure 3 : Profil de la géométrie dessiné
dans un logiciel de CAO 2D
Partie 2 : Géométries
Figure 4 : La même géométrie vue dans
GLPre
-6-
Transvalor
b) 2D axisymétrique
Dans ce mode on peut modéliser des pièces possédant un axe de révolution autour de
l’axe z. Dans le pré-processeur GLPre, lorsque nous cochons la case 2D Axi, la géométrie est
représentée comme une « portion discrétisée » de 7.5° (Figure 6) de la pièce complète.
!
Ceci est strictement visuel, le calcul étant fait sur le profil seulement. Les résultats seront
identiques sur toutes les sections.
Pièce complète
z
y
x
Figure 5 : Profil de la géométrie dessiné dans un
logiciel de CAO 2D
Partie 2 : Géométries
-7-
Figure 6 : La même géométrie vue dans
GLPre
Transvalor
Chapitre II - IMPORT – LES FORMATS DE FICHIERS
SUPPORTES
Pour chacun des fichiers évoqués dans cette section, on décrira leur format. On
précisera seulement les informations (entités, code champ, label…) lues par le pré-processeur
GLPre au moment de l’import, les autres étant ignorées.
Pour plus de clarté, nous allons diviser en trois sections notre description. Dans un premier
temps, nous traiterons des formats propriétaires TRANSVALOR, dans un deuxième temps les
formats externes supportés dans les modèles 2D, puis dans un troisième temps les formats
externes supportés dans les modèles 3D.
!
Le respect des extensions définies dans le tableau ci-dessous est nécessaire afin que les
géométries soient lues et donc importées.
Nom du format
X/Y
DOU
MAY
DXF
IGES
STL
NASTRAN
PATRAN
GID
STEP
IDEAS Universal
PARASOLID
Partie 2 : Géométries
Format Transvalor
OUI
OUI
OUI
NON
NON
NON
NON
NON
NON
NON
NON
NON
Type reconnu
ASCII
ASCII
BINAIRE
ASCII
ASCII
BINAIRE ou ASCII
ASCII
ASCII
ASCII
ASCII
ASCII
ASCII
-8-
Extension reconnue dans GLPre
.XY
.DOU
.MAY
.DXF
.IGES, .IGS
.STL
.NAS
.PAT
.MSH
.STEP, .STP
.UNV
.X_T
Transvalor
II.A. Formats propriétaires TRANSVALOR
II.A.1. Format X/Y
Il se reconnaît par son extension .XY.
C’est un format de description d’un contour 2D écrit sous forme d’un fichier ASCII
qui liste les coordonnées cartésiennes (X, Y) des points décrivant le contour. Le fichier XY
suivant décrit la géométrie de la Figure 7.
Exemple d’un fichier XY
0.000000e+000
-8.963930e-002
-1.785570e-001
-2.660370e-001
-3.513750e-001
-4.338840e-001
-5.128990e-001
-5.877850e-001
-6.579390e-001
-7.227950e-001
-7.818320e-001
-8.345730e-001
-8.805960e-001
-9.195280e-001
-9.510560e-001
-9.749280e-001
-9.909500e-001
-9.989930e-001
-9.989930e-001
-9.909500e-001
-9.749280e-001
-9.510560e-001
-9.195280e-001
-8.805960e-001
-8.345730e-001
-7.818320e-001
-7.227950e-001
-6.579390e-001
-5.877850e-001
-5.128990e-001
-4.338840e-001
-3.513750e-001
-2.660370e-001
-1.785570e-001
-8.963930e-002
0.000000e+000
5.000000e+000
5.089640e+000
5.178560e+000
5.266040e+000
5.351380e+000
5.433880e+000
5.512900e+000
5.587780e+000
5.657940e+000
5.722800e+000
5.781830e+000
5.834570e+000
5.880600e+000
5.919530e+000
5.951060e+000
5.974930e+000
5.990950e+000
5.998990e+000
5.998990e+000
5.990950e+000
5.974930e+000
5.951060e+000
5.919530e+000
5.880600e+000
5.834570e+000
5.781830e+000
5.722800e+000
5.657940e+000
5.587780e+000
5.512900e+000
5.433880e+000
5.351380e+000
5.266040e+000
5.178560e+000
5.089640e+000
5.000000e+000
0.000000e+000
Partie 2 : Géométries
1.000000e+000
9.959740e-001
9.839300e-001
9.639630e-001
9.362350e-001
9.009690e-001
8.584490e-001
8.090170e-001
7.530710e-001
6.910630e-001
6.234900e-001
5.508970e-001
4.738690e-001
3.930250e-001
3.090170e-001
2.225210e-001
1.342330e-001
4.486480e-002
-4.486480e-002
-1.342330e-001
-2.225210e-001
-3.090170e-001
-3.930250e-001
-4.738690e-001
-5.508970e-001
-6.234900e-001
-6.910630e-001
-7.530710e-001
-8.090170e-001
-8.584490e-001
-9.009690e-001
-9.362350e-001
-9.639630e-001
-9.839300e-001
-9.959740e-001
-1.000000e+000
-1.000000e+000
-9.959740e-001
-9.839300e-001
-9.639630e-001
-9.362350e-001
-9.009690e-001
-8.584490e-001
-8.090170e-001
-7.530710e-001
-6.910630e-001
-6.234900e-001
-5.508970e-001
-4.738690e-001
-3.930250e-001
-3.090170e-001
-2.225210e-001
-1.342330e-001
-4.486480e-002
4.486480e-002
1.342330e-001
2.225210e-001
3.090170e-001
3.930250e-001
4.738690e-001
5.508970e-001
6.234900e-001
6.910630e-001
7.530710e-001
8.090170e-001
8.584490e-001
9.009690e-001
9.362350e-001
9.639630e-001
9.839300e-001
9.959740e-001
1.000000e+000
1.000000e+000
Visualisation
Figure 7 : Description du contour et visualisation dans le pré
processeur en vue AXE –Y avec mise en évidence du nuage
de point.
Structure d’un fichier XY (n points)
Coordonnée en x
Coordonnée en y
x1
x2
x3
.
.
.
.
xi
.
.
.
.
xn
y1
y2
y3
.
.
.
.
yi
.
.
.
.
yn
-9-
Transvalor
II.A.2. Format DOU
Il se reconnaît par son extension .DOU.
C’est un format 3D écrit sous forme d’un fichier ASCII décrivant un maillage
surfacique.
Un fichier .dou s’organise en 3 parties :
• Définition du nombre de nœuds et d’éléments (triangles).
• Définition des coordonnées des nœuds.
• Définition de la table de connectivité.
Voici la structure du fichier DOU décrivant le tétraèdre de la Figure 8.
Exemple d’un fichier DOU
44
000
100
110
001
314
342
321
412
Description
Nombre de nœuds, nombres d’éléments (triangles)
Nœud 1
Nœud 2
coordonnées des nœuds
Nœud 3
Nœud 4
Élément 1
Élément 2
Table de connectivité
Élément 3
(description des éléments)
Élément 4
Figure 8 : Représentation d’un tétraèdre
Partie 2 : Géométries
- 10 -
Transvalor
II.A.3. Format MAY
Il se reconnaît par son extension .MAY.
C’est un format 2D ou 3D écrit sous la forme d’un fichier binaire. En 2D, on stocke le
maillage, sous la forme d’un maillage volumique. En 3D, on le stocke sous la forme d’un
maillage volumique composé de tétraèdres. C’est un format qui peut stocker les grandeurs
thermomécaniques (température, pression …).
II.B. Formats 2D externes
II.B.1. Format DXF
Il se reconnaît par son extension .DXF.
C’est un format propriétaire de la société Autodesk. Le Drawing eXchange Format
sert à échanger des fichiers DAO ou CAO entre systèmes CAO n'utilisant pas le même format
de fichier natif. Le format DXF est utilisé pour le transfert de données de type vecteur. Il
contient de l'information pour la visualisation des données graphiques. Presque tous les
logiciels de CAO peuvent importer avec succès ce format.
Ces fichiers peuvent être ASCII (DXF) ou binaire (DXB), le pré-processeur GLPre ne lit que
le format ASCII (DXF).
Un fichier DXF est organisé en bloc séparé par la chaîne de caractère « SECTION ». Dans
chacun de ces blocs se trouvent des informations particulières. Ce qui est important au niveau
de l’import c’est le bloc « ENTITIES » ; c’est à ce niveau que la géométrie est décrite.
Seules les entités suivantes sont supportées par le pré-processeur GLPre : LINE, CIRCLE,
ARC, POLYLINE, LWPOLYLINE.
!
La présence d’autres types d’entités ne provoque pas d’erreurs. Elles sont seulement
ignorées, entraînant peut être un contour incomplet après import.
Il est impératif que le fichier DXF comporte une seule couche (LAYER) décrivant
exclusivement la géométrie.
Il y a une discrétisation en segments pour les entités CIRCLE et ARC selon la formule
suivante :
α 
NbSeg = int   + 2
n
α
Avec α l’angle décrivant l’arc en radians.
Avec int(x) = partie entière de x.
Et n un coefficient déterminé par l’utilisateur, accessible via les options dans le préprocesseur.
Partie 2 : Géométries
- 11 -
Transvalor
Dans le menu Outils choisir Option dans la fenêtre qui s’ouvre cliquer sur l’onglet
Numérique choisir le champs ARC import precision.
II.B.2. Format IGES
Il se reconnaît par son extension .IGES ou .IGS.
Le format IGES (Initial Graphics Exchange Specification ) présente l’avantage d’une
universalité assez forte dans le domaine des CAO 3D orientées surfacique et volumique.
Seules les entités suivantes sont supportées par le pré-processeur GLPre :
110 (LIGNE), 100 (CERCLE), 104 (CONIQUE), 112 (SPLINE), 126 (BSPLINE).
Ces entités, hormis la LIGNE sont discrétisées en segments selon la même formule décrite
pour le format DXF (voir II .B .1)
!
La présence d’autres types d’entités ne provoque pas d’erreurs. Elles sont seulement
ignorées, entraînant peut être un contour incomplet après l’import.
On présente ci-dessous un exemple de fichier IGES décrivant la géométrie de la
Figure 9 ci-dessous. Il s’agit d’une géométrie constituée à l’origine d’entités 116 (POINT),
100 (CERCLE) et 110 (LIGNE).
Exemple d’un fichier IGES
S
1H,,1H;,4HSLOT,37H$1$DUA2:[IGESLIB.BDRAFT.B2I]SLOT.IGS;,
G
17HBravo3 BravoDRAFT,31HBravo3->IGES V3.002 (02-Oct-87),32,38,6,38,15, G
4HSLOT,1.,1,4HINCH,8,0.08,13H871006.192927,1.E-06,6.,
G
31HD. A. Harrod, Tel. 313/995-6333,24HAPPLICON - Ann Arbor, MI,4,0;
G
116
1
0
1
0
0
0
0
1D
116
1
5
1
0
0D
116
2
0
1
0
0
0
0
1D
116
1
5
1
0
0D
100
3
0
1
0
0
0
0
1D
100
1
2
1
0
0D
100
4
0
1
0
0
0
0
1D
100
1
2
1
0
0D
110
5
0
1
0
0
0
0
1D
110
1
3
1
0
0D
110
6
0
1
0
0
0
0
1D
110
1
3
1
0
0D
116,0.,0.,0.,0,0,0;
1P
116,5.,0.,0.,0,0,0;
3P
100,0.,0.,0.,0.,1.,0.,-1.,0,0;
5P
100,0.,5.,0.,5.,-1.,5.,1.,0,0;
7P
110,0.,-1.,0.,5.,-1.,0.,0,0;
9P
110,0.,1.,0.,5.,1.,0.,0,0;
11P
S
1G
4D
12P
6
T
1
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
1
Descriptions (couleur, informations diverses …) ignorées à l’import.
Définition de la géométrie (coordonnées).
Le pré-processeur lors de l’import ne va considérer, dans la définition des géométries, que les
lignes commençant par 100 (CERCLE) ou 110 (LIGNE) et il va ignorer les entités 116
(POINT).
Exemple de structure :
Partie 2 : Géométries
- 12 -
Transvalor
La ligne : [ 100,0.,5.,0.,5.,-1.,5.,1.,0,0; ] signifie :
Centre du cercle
Départ du cercle
Fin du cercle
=
=
=
5.00000,
5.00000,
5.00000,
0.000000
-1.00000
1.00000
Il s’agit du demi cercle de droite sur la Figure 9
Figure 9 : Représentation géométrie
II.C. Formats 3D externes
Pour faciliter la compréhension, nous expliquerons la structure de certains formats en
reprenant l’exemple du tétraèdre (Figure 8).
II.C.1. Format STL
Il se reconnaît par son extension .STL.
Le format STL (Stéréolithographie) est un standard dans le milieu industriel. Il est
surtout utilisé en FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur), usinage, prototypage rapide. Ce
format permet de décrire un maillage surfacique, c'est-à-dire des modèles sous forme de
surfaces triangulaires contiguës. Il donne une liste de facettes orientées, mais ne numérote pas
les nœuds. Il peut être écrit en binaire ou ASCII. Le pré-processeur GLPre sait importer les
deux. Cependant, on s’intéressera au fichier de type ASCII seulement car les fichiers binaires
ne peuvent pas faire l’objet d’une description.
Un fichier STL ASCII commence avec le mot clé "solid" et finit avec "endsolid".
Précisons que lors de l’import, ces mots clés sont ignorés. Entre ces deux mots clés sont listés
de manière individuelle chacun des triangles constituants les faces de l'objet solide. Chaque
triangle est décrit par :
• Un vecteur normal unitaire dirigé vers l'extérieur du solide.
• Les coordonnées des trois points définissant le triangle. Il s'agit de coordonnées
cartésiennes xyz.
!
Une bonne description surfacique requiert que tous les triangles adjacents partagent 2 nœuds.
On parle de maillage parfaitement connexe lorsque cette règle est respectée pour chaque
élément. Si cette description surfacique n’est pas respecte alors les fichiers STL importés
pourront être de qualité médiocre.
Partie 2 : Géométries
- 13 -
Transvalor
Structure d'un fichier STL (ASCII)
Description
solid [name]
Nom/Description du fichier (facultatif)
facet normal -1 1 0
outer loop
vertex 1 1 0
vertex 0 0 0
vertex 0 0 1
endloop
endfacet
facet normal 1 0 1
outer loop
vertex 1 1 0
vertex 0 0 1
vertex 1 0 0
endloop
endfacet
facet normal 0 -0 -1
outer loop
vertex 1 1 0
vertex 1 0 0
vertex 0 0 0
endloop
endfacet
facet normal 0 -1 0
outer loop
vertex 0 0 1
vertex 0 0 0
vertex 1 0 0
endloop
endfacet
endsolid [name]
Partie 2 : Géométries
Description des éléments et des normales
Clôture le fichier
- 14 -
Transvalor
II.C.2. Format NASTRAN
Il se reconnaît par son extension .NAS, .DAT, .OP2 et .BDF. (Le pré processeur GLPre
requiert d’utiliser l’extension .NAS)
C’est le format natif au logiciel NASTRAN de la société MSC Software. Il peut
contenir aussi bien les informations relatives à un maillage surfacique ou volumique.
Le pré-processeur GLPre peut importer un NASTRAN surfacique ou un NASTRAN
volumique, qui ont une structure légèrement différente. Dans un cas, les éléments sont des
triangles et dans l’autre des tétraèdres (Voir les tableaux ci–dessous).
Structure d’un fichier NASTRAN (Surfacique)
$
$ Creator: XXX
$ Creation date: 2006-11-06 11:19:12
$
$ GRID Data
GRID
0.00000 0.00000 0.00000
1
GRID
2
1.00000 0.00000 0.00000
GRID
3
1.00000 1.00000 0.00000
GRID
4
0.00000 0.00000 1.00000
$ CTRIA Data
CTRIA3 1
2
3
1
4
CTRIA3
2
2
3
4
2
CTRIA3
3
2
3
2
1
CTRIA3
4
2
4
1
2
ENDDATA Description
Commentaires sur l’origine du
fichier
Numéros des nœuds
Coordonnées des nœuds
Type d’éléments (Triangles ici)
Numéros des éléments
Table de connectivité
Structure d’un fichier NASTRAN (Volumique)
Description
$
$ Creator: XXX
$ Creation date: 2006-11-06 11:19:12
$
$ GRID Data
GRID
1
0.00000 0.00000 0.00000
2
GRID
1.00000 0.00000 0.00000
GRID
3
1.00000 1.00000 0.00000
GRID
4
0.00000 0.00000 1.00000
$ CTETRA Data
CTETRA
1
1
2
4
3
1
Numéros des nœuds
ENDDATA
Numéros des éléments
Commentaires sur l’origine du
fichier
Coordonnées des nœuds
Type d’éléments (Tétraèdres ici)
Table de connectivité
Partie 2 : Géométries
- 15 -
Transvalor
II.C.3. Format PATRAN
Il se reconnaît par son extension .PAT.
C’est un format natif au logiciel PATRAN de la société MSC Software. Le préprocesseur GLPre peut importer un maillage surfacique ou volumique généré à partir du
logiciel PATRAN.
Voici un exemple de fichiers PATRAN décrivant le tétraèdre (Figure 8) avec un maillage
surfacique et volumique. Les informations importantes sont grisées.
Structure d’un fichier PATRAN (Surfacique)
25
0
0
1
0
0
0
0
PATRAN Neutral, HyperMesh Template PATRAN/GENERAL
26
0
0
1
4
4
1
1
03-13-2007 11:38:05
1
1
0
2
0
0
0
0
.0000000000E+01 .0000000000E+01 .0000000000E+01
0G
6
0
0 000000
1
2
0
2
0
0
0
0
.1000000000E+01 .0000000000E+01 .0000000000E+01
0G
6
0
0 000000
1
3
0
2
0
0
0
0
.1000000000E+01 .1000000000E+01 .0000000000E+01
0G
6
0
0 000000
1
4
0
2
0
0
0
0
.0000000000E+01 .0000000000E+01 .1000000000E+01
0G
6
0
0 000000
2
1
3
2
0
0
0
0
3
0
1
0 0.000000000E+00 0.000000000E+00
3
1
4
2
2
3
2
0
0
0
0
3
0
1
0 0.000000000E+00 0.000000000E+00
3
4
2
2
3
3
2
0
0
0
0
3
0
1
0 0.000000000E+00 0.000000000E+00
3
2
1
2
4
3
2
0
0
0
0
3
0
1
0 0.000000000E+00 0.000000000E+00
4
1
2
0
1
0
0
0
0
0
0.000000000E+00
0
0.000000000E+00
0
0.000000000E+00
0
0.000000000E+00
Structure d’un fichier PATRAN (Volumique)
25
0
0
1
0
0
0
0
0
PATRAN Neutral, HyperMesh Template PATRAN/GENERAL
26
0
0
1
4
4
1
1
1
03-13-2007 11:38:05
1
1
0
2
0
0
0
0
0
.0000000000E+01 .0000000000E+01 .0000000000E+01
0G
6
0
0 000000
1
2
0
2
0
0
0
0
0
.1000000000E+01 .0000000000E+01 .0000000000E+01
0G
6
0
0 000000
1
3
0
2
0
0
0
0
0
.1000000000E+01 .1000000000E+01 .0000000000E+01
0G
6
0
0 000000
1
4
0
2
0
0
0
0
0
.0000000000E+01 .0000000000E+01 .1000000000E+01
0G
6
0
0 000000
2
1
5
2
0
0
0
0
0
4
0
1
0 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
3
2
1
4
En tête
Partie 2 : Géométries
Coordonnées des nœuds
- 16 -
Table de connectivité
Transvalor
II.C.4. Format de maillage GID
Il se reconnaît par son extension .MSH.
C’est un fichier de maillage du logiciel de CAO GID. Le pré-processeur GLPre peut
importer un maillage surfacique ou volumique généré à partir du logiciel GID.
La structure du format de maillage GID est relativement simple. On définit le type
d’éléments, le nombre de nœuds, les numéros et coordonnées des nœuds, et la table de
connectivité.
Précisons que le pré-processeur GLPre est capable de lire les types d’éléments suivants :
• Triangle (Voir ci dessous le 1er tableau)
• Tétraèdre (Voir ci dessous le 2eme tableau)
• Quadrangle (Lors de l’import, si le fichier présente des surfaces définies par des
quadrangles alors le pré-processeur GLPre les divise en 2 pour former 2 triangles).
Voici la structure du fichier GID représentant la Figure 8.
Structure d’un fichier de maillage GID (Surfacique)
MESH
dimension 3 ElemType Triangle Nnode 3
Coordinates
1
0
2
1
3
1
4
0
0
0
1
0
end coordinates
Elements
1
4
3
2
2
1
3
2
4
4
2
3
0
0
0
1
Description
Type d’éléments, nombre
de nœuds par élément
Table de coordonnées des
nœuds
1
3
1
4
Table de connectivité
(description des éléments)
end elements
Structure d’un fichier de maillage GID (Volumique)
MESH
dimension 3 ElemType Tetrahedra Nnode 4
Coordinates
1
0
2
1
3
1
4
0
0
0
1
0
0
0
0
1
Description
Type d’éléments, nombre
de nœuds par élément.
Table de coordonnées des
nœuds
end coordinates
Elements
1
3
end elements
Partie 2 : Géométries
2
1
Table de connectivité
(description des éléments)
4
- 17 -
Transvalor
II.C.5. Format UNV
Il se reconnaît par son extension .UNV (Ce type de fichier permet d’importer et d’exporter les
géométries et les champs).
C’est un fichier de maillage natif au logiciel IDEAS.
Les fichiers d’extension .UNV sont des fichiers ASCII, structurés sous forme de blocs.
Voici ci dessous une description de la structure d’un fichier UNV :
Exemple d’un fichier UNV
-1 151
C:\Billet.unv
GLPre Results
GLPre -> Interface IDEAS VI.i
never never
never never
Program XXX
2007-02-20 08:40:56 1
3
2
0
1
-1
-1
164
1
Meter (SI)
1.0000000000000000e+003 1.0000000000000000e+006
2.7314999389648437e+002
-1
-1
781
1
0
0
3
0.0000000000000000e+000 0.0000000000000000e+000
2
0
0
3
1.0000000000000000e+000 0.0000000000000000e+000
3
0
0
3
1.0000000000000000e+000 1.0000000000000000e+000
4
0
0
3
0.0000000000000000e+000 0.0000000000000000e+000
-1
-1
2412
1
91
1
1
11
2
3
4
2
91
1
1
11
2
4
1
3
91
1
1
11
2
1
3
4
91
1
1
11
4
3
1
-1
1.0000000000000000e+000
0.0000000000000000e+000
0.0000000000000000e+000
0.0000000000000000e+000
1.0000000000000000e+000
3
3
3
3
-1
55
TEMPERATURE
TEMPERATURE
TEMPERATURE
TEMPERATURE
TEMPERATURE
1
1
1
0.0000e+000
1
2.0000e+001
2
1
1
1
5
2
1
2.0000e+001
3
2.0000e+001
4
2.0000e+001
-1
Partie 2 : Géométries
- 18 -
Transvalor
Indique un début ou une fin de bloc
Numéro de LABEL
Indique le type d’information qui va se trouver dans le bloc. Le pré-processeur GLPre lit
seulement les LABEL ci-dessous et ignore les autres :
15 : Nombre de nœuds
2411 (ou 781— obsolète) : Coordonnées des nœuds
2412 (ou 780— obsolète) : Table de connectivité des éléments
55 : Champ défini aux nœuds (obsolète)
56 : Champ défini aux éléments (obsolète)
2414 : Champs (aux nœuds ou éléments)
Certains labels obsolètes sont supportés
Type d’éléments
Dans le LABEL 2412 ou 780 le pré-processeur lit les types d’éléments suivants :
91 : Triangles
94 : Quadrangles (lors de l’import le pré-processeur GLPre transforme les quadrangles
en triangles)
111 : Tétraèdres
Les autres types d’éléments sont ignorés.
Nombre de nœuds par élément
Type de données
1 : Scalaire
2 : Vecteur
4 : Tenseur Symétrique
Type de champs
5 : Température
11 : Vitesse
…. (liste non-exhaustive)
Nombre de valeurs affectées par nœud
Numéro du nœud où est affecté le champ
Valeur du champ
Ici TEMPERATURE définie aux nœuds
!
Il semble important de spécifier que le format UNV permet de d’importer ou d’exporter des
géométries et des champs.
L’exemple ci-dessus illustre le fait que l’on puisse importer des géométries (point 3 à 5) et
des champs comme la température (point 6 à 9).
L’importation des champs se plie à une règle qui en cas de non respect en traîne la non
validité du champ. C’est pour cela que la procédure à suivre est détaillée sur les deux pages
suivantes.
Partie 2 : Géométries
- 19 -
Transvalor
!
Les champs doivent IMPÉRATIVEMENT être affectés du nom supporté par le solveur.
Après l’import il sera malgré tout possible de renommer un champ.
Voici la procédure :
Dans les propriétés de l’objet importé,
•
Faire un Click droit sur Initial Settings Champ…Renommer
Dans la boite de dialogue de renommage qui apparaît,
• Entrer le nom correct du champ reconnut par le solveur.
Par exemple : Nom courant : Température
Nouveau nom : TEMPERATURE
Une liste non exhaustive des noms valides pour les champs thermomécaniques est donnée sur
la page suivante.
Partie 2 : Géométries
- 20 -
Transvalor
Liste non exhaustive des noms valides pour les
champs thermomécaniques
Champ
Nom du champ
reconnu par le
solveur
Type de
données
Dimension
Numéro
(Type de
champ)
Contrainte
équivalente /
Von Mises
EQ_STRESS
aux points
d’intégration
1
2
Tenseur des
contraintes
STRESSTENSOR
aux points
d’intégration
6
2
Déformation
équivalente
EQ_STRAIN
aux points
d’intégration
1
3
Température
TEMPERATURE
aux nœuds
1
5
Vecteur
déplacement
DISPLACEMENT
aux nœuds
3
8
Vecteur vitesse
VELOCITY
aux nœuds
3
11
Au moment de l’import une vérification supplémentaire est faite, pour la lecture des champs
thermomécaniques, sur le fichier UNV :
Si la dimension, le type de donnée et le numéro (Type de champ) sont corrects dans le fichier
UNV alors le nom de champ valide sera affecté.
Exemple :
En sortie d’un logiciel un champ s’appelle « Contrainte équi » : si le champ est défini aux
points d’intégrations, qu’il est de dimension 1 et que son numéro (Type de champ) est 2,
alors GLpre le renommera automatiquement en « EQ_STRESS » pour assurer la
compatibilité.
Partie 2 : Géométries
- 21 -
Transvalor
II.C.6. Format STEP
Il se reconnaît par son extension .STEP ou .STP.
Le nom officiel de ce format est " Industrial automation systems and integration Product data representation and exchange" ou ISO 10303. C'est une norme internationale
pour l'échange et la représentation de produits industriels.
Typiquement le fichier STEP est utilisé en tant que fichier d'échange entre les systèmes de
CAO et d'autres systèmes de post traitement. Le format STEP est polyvalent et utilisé dans
plusieurs domaines : automobile, aérospatiale, etc… Le format STEP est entretenu et
développé par le comité international technique ISO TC184.
Le pré-processeur GLPre permet d’importer ce format.
Lors de l’import (avec GLPre), le fichier STEP est lu, ce qui permet par la suite de générer
d’un maillage STL « primaire ».
II.C.7. Format PARASOLID
Il se reconnaît par son extension .x_t ou .xt.
Le format PARASOLID est développé par OpenCascade, éditeur de logiciels de
manipulation de ‘maillage’. A la demande des clients, une librairie d’import permettant à
GLPre de lire le format PARASOLID (2D et 3D) a été intégrée. Il permet notamment de
stocker des données 3D solides/surfaces.
Partie 2 : Géométries
- 22 -
Transvalor
Chapitre III - EXPORT – LES FORMATS DE FICHIERS
SUPPORTES
La fonction d’export intervient lorsque l’utilisateur souhaite récupérer les « résultats »
calculés par le logiciel TRANSVALOR pour les utiliser dans un autre logiciel. Le choix du
format d’export est important selon que l’on souhaite transférer seulement la géométrie
(maillage surfacique ou volumique) ou également les grandeurs thermomécaniques
(Température, Pression…).
Pour plus de détails sur la structure de ces formats, on se reportera au chapitre qui traite de
l’import des géométries (Chapitre II).
Les trois parties suivantes vont permettre de préciser chacun des formats supportés en export.
III.A. Formats propriétaires TRANSVALOR
Le format DOU décrit dans la partie import, est également utilisé en export. Il s’agit d’un
export de maillage surfacique.
Le format MAY décrit dans la partie import, est également utilisé en export. Il s’agit d’un
export de maillage volumique avec conservation des champs thermomécaniques.
III.B. Formats 2D externes
XY : GLPre permet d’exporter le contour sous forme de coordonnées cartésiennes (x,y)
DXF : Au niveau de l’export, le pré processeur GLPre n’utilise que des entités de type LINE
(ligne) pour décrire la géométrie.
IGES : Au niveau de l’export, le pré processeur GLPre supporte seulement des entités de type
110 (LIGNE).
Dans la barre de menu choisir Objet, dans le menu qui apparaît cliquer sur Exporter le
maillage. Dans la fenêtre qui s’ouvre Export this object’s mesh cliquer sur le menu
déroulent Type et
choisir 2D_outlin_DXF_File_(*.dxf) à la place de
ASCII_Surface_Files_(*dou).
Partie 2 : Géométries
- 23 -
Transvalor
III.C. Formats 3D externes
NASTRAN : GLPre permet d’exporter soit un maillage surfacique soit un maillage
volumique.
STL : GLPre permet d’exporter un maillage surfacique. (Export ASCII UNIQUEMENT)
UNV : Au niveau de l’export, le pré processeur GLPre utilise les codes « universels » afin
d’assurer au mieux la compatibilité avec d’autres logiciels. En particulier, le logiciel IDEAS
peut accueillir la géométrie et surtout les champs sortant du pré-processeur. GLPre permet
d’exporter soit un maillage surfacique soit un maillage volumique.
Dans la barre de menu choisir Objet, dans le menu qui apparaît cliquer sur Exporter le
maillage. Dans la fenêtre qui s’ouvre Export this object’s mesh cliquer sur le menu
déroulent
Type
et
choisir
Binary_Mesh_Files_(*.may)
à
la
place
de
ASCII_Surface_Files_(*dou).
III.D. Quelques conseils sur le choix des formats externes
Ce paragraphe a pour objet de donner quelques conseils en matière d’import des
géométries. Une géométrie décrite à partir d’un module de maillage éléments finis a de plus
grandes chances d’être importée avec un minimum d’erreurs.
Néanmoins les postes CAO ne sont pas nécessairement équipés de modules de maillages. Ces
modules sont souvent optionnels. En règle generale l’utilisateur a la possibilité d’exporter sa
géométrie depuis la CAO en format STL ou en STEP.
Format STL :
•
Avantages :
o En standard dans la plupart des logiciels de CAO. Il ne nécessite pas de
module additionnel.
o Génération du maillage rapide.
o Description fine des rayons (si la précision est correctement définie)
•
Inconvénients :
o Doit être remaillé.
o Problème de connexité.
o Triangles plats.
o Erreurs topologiques lorsque la géométrie est complexe.
o Maillage « à la serpe » c’est-à-dire qu’il y a perte d’information sur la
géométrie de l’objet si on n’a pas choisi une précision suffisante.
o Maillage trop fin si la précision est trop fine (exemple si on a un grand nombre
d’éléments autour d’un seul nœud).
Partie 2 : Géométries
- 24 -
Transvalor
Format NASTRAN/PATRAN :
•
Avantages :
o Provient d’un module de maillage éléments finis (maillage de qualité).
•
Inconvénients :
o Il faut posséder NASTRAN pour créer le maillage (qui sera lisible avec
GLPre).
Format GID :
•
Avantages :
o Provient d’un module de maillage éléments finis (maillage de qualité).
o Coût de GID est moins important par rapport à d’autre Modules de maillage
(qui sera lisible avec GLPre).
•
Inconvénients :
o Programme supplémentaire, externe, pouvant intervenir dans la chaîne
CAO GID FORGE.
o Formulation simple en iges très bien conçu, mais GID n’est pas performent sur
CAO complexes.
Format UNV :
•
Avantages :
o Import/export des champs thermomécaniques.
o Format « Universel » .
•
Inconvénients :
o Il y à un coût d’investissement pour IDEA-S.
Partie 2 : Géométries
- 25 -
Transvalor
Chapitre IV - ANNEXES
Ici sont décrits les processus automatiques de vérification topologique qui sont
effectués lors de l’import d’un fichier de maillage surfacique et volumique. En effet, importer
un fichier CAO à partir de formats non natifs revient à « traduire » ce fichier pour qu’il soit
correctement interprété dans la simulation. Cela revient à vérifier et adapter le maillage, on
parle d’optimisation.
IV.A. Traitements et vérifications
IV.A.1. Formats 2D
Suppression des points confondus : lorsque deux points sont très proches l'un de l'autre (cela
correspond à un pourcentage de la plus petite longueur de la boite de référence), une
adaptation du maillage sera effectué en supprimant un des deux points.
Fusion des segments confondus (Figure 10) : Lorsqu'une droite, présente plusieurs nœuds,
les nœuds n'étant pas sur les extrémités sont supprimés.
Figure 10 : Fusion de segments
Surdiscrétisation en segments (Figure 11) : Certains formats, comme le format STEP ou
IGES par exemple, décrivent des géométries (droites, cercles, splines) au lieu de lister des
nœuds et leurs connectivités. L'algorithme de discrétisation transforme donc ces courbes en
segments comme le montre la figure ci dessous.
Figure 11 : Surdiscretisation d'une spline
Partie 2 : Géométries
- 26 -
Transvalor
Transposition dans le plan XZ : Le plan XZ est le plan classique où l'on construit sa
géométrie 2D dans le préprocesseur. Si jamais une géométrie importée a été construite dans
un autre plan, l'algorithme de vérification se chargera de remettre la géométrie dans le bon
plan (si la description à été fait dans un plan XY ou YZ).
IV.A.2. Formats 3D
Vérification de l'orientation (Figure 12) : Chaque facette d'un triangle de maillage est
orientée afin de permettre au solveur de connaître quel est l'extérieur de la pièce et quel est
l'intérieur. L'algorithme de vérification fait en sorte que toutes les facettes soient orientées de
la même façon pour que la définition de la surface extérieure et intérieure soit logique. Ainsi,
si après l’import on voit des surfaces grises, cela implique qu’il y a des surfaces en double
dont l’orientation est opposée.
Figure 12 : Vérification de l'orientation de surfaces
Suppression de facettes redondantes ou dégénérées : L'algorithme vérifie si toutes les
arêtes des éléments n'appartiennent qu'à un ou deux éléments. Si ce n'est pas le cas,
l'algorithme essaiera de supprimer un élément.
Renumérotation : Si l'on importe une CAO numérotée, il se peut que celle ci présente une
numérotation qui ne se suit pas. Par exemple il se peut que le nœud 2 n'existe pas alors que les
nœuds 1 et 3 existent. Dans ce cas le préprocesseur renumérotera les nœuds pour former une
liste d'entiers consécutifs.
Partie 2 : Géométries
- 27 -
Transvalor
Suppression des points égarés : Lorsque l'algorithme trouve un point qui n'a aucune
connexion avec les autres, il le supprime.
Avertissement de maillage non connexe (Figure 13) : le préprocesseur affiche un
avertissement en cas de maillage non connexe, c'est à dire quand une partie du maillage n'a
aucune connectivité avec une autre. (voir section IV.C)
Figure 13 : Connexité du maillage
IV.B. Relation d’Euler Poincaré
On peut utiliser une méthode simple pour vérifier si le maillage est connexe ou pas.
Prenons les exemples suivants :
Une sphère simple
Le nombre de nœuds et d’éléments pour une surface fermée est donné par la formule suivante
:
Nombre d’éléments = 2 * (Nombre de nœuds) - 4
Un parallélépipède avec un perçage en son centre
!
Ne nous trompons pas, cette surface malgré son perçage est tout de même fermée.
Le nombre de nœuds et d’éléments pour cette surface fermée est donné par la formule
suivante :
Nombre d’éléments = 2 * [ (Nombre de noeuds - 2 ) + 2 * (Nombre de perçages) ]
Partie 2 : Géométries
- 28 -
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IV.C. Messages d’erreurs à l’import
Lors de l’import de géométrie, les messages d’erreurs suivant peuvent être affichés par
le pré processeur GLPre.
• “Bad neighbor topology at triangle xx element is out of bounds”
Cette erreur est affichée dans la fenêtre d’information du préprocesseur GLPre.
Chaque triangle doit avoir au plus 3 voisins. Si la géométrie importée en comporte plus ce
message d’erreur apparaît.
!!! REFLECHIR POUR UN SCREEN POUR MONTRER COMMENT LOCALISER LE TRIANGLE !!!
• “This mesh is not connex, may contain free triangle”
Ce message est donné quand une partie du maillage n'a aucune connectivité avec une autre
(maillage isolé).
Il est possible d’afficher l’objet en mode contour, grâce à l’icône
visualiser les bords libres.
Partie 2 : Géométries
- 29 -
sous GLPre, pour
Transvalor
IV.D. Tableau récapitulatif des formats courants supportés
Fichier
Extension(s)
Type(s)
Format
Import
Export
Surfacique Volumique Surfacique Volumique
X/Y
.XY
ASCII
2D
DOU
.DOU
ASCII
2D & 3D
MAY
.MAY
BINAIRE
2D & 3D
DXF
.DXF
ASCII
2D
IGES
.IGES, .IGS
ASCII
2D
STL
.STL
BINAIRE/ASCII
3D
NASTRAN
.NAS
ASCII
3D
PATRAN
.PAT
ASCII
3D
GID
.MSH
ASCII
3D
STEP
.STEP, .STP
ASCII
3D
IDEAS
Universal
.UNV
ASCII
3D
Partie 2 : Géométries
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Champs
thermomécaniques
Import
Export
Partie 2 : Géométries
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Index :
2
2D axisymétrique (modélisation) ........................................................................................... 5, 7
2D plan (modélisation) ........................................................................................................... 5, 6
C
CAO ............................................................................................................................... 3, 11, 22
D
DOU (format) ........................................................................................................... 8, 10, 23, 31
DXF (format)............................................................................................................ 8, 11, 23, 31
E
Erreurs .................................................................................................................... 11, 12, 24, 29
Euler Poincaré .......................................................................................................................... 28
Export ....................................................................................................................................... 23
F
Format pour modèle 2D ............................................................................................................. 3
Format pour modèle 3D ............................................................................................................. 3
G
GID (format .msh) ................................................................................................ 3, 8, 17, 25, 31
I
IDEAS (format .unv) .......................................................................................... 8, 18, 24, 25, 31
IGES (format) ..................................................................................................... 8, 12, 23, 26, 31
Import ......................................................................................................................................... 8
M
Maillage surfacique 3D .............................................................................................................. 3
Maillage volumique 3D .............................................................................................................. 3
MAY (format) .......................................................................................................... 8, 11, 23, 31
Partie 2 : Géométries
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N
NASTRAN (format .nas) ............................................................................... 3, 8, 15, 24, 25, 31
O
Orientation ................................................................................................................................ 27
P
PARASOLID (format .xt) ........................................................................................................ 22
PATRAN (format .pat) ......................................................................................... 3, 8, 16, 25, 31
R
Renumérotation ........................................................................................................................ 27
S
STEP (format) .................................................................................................... 8, 22, 24, 26, 31
STL (format) ................................................................................................ 8, 13, 14, 22, 24, 31
Surdiscrétisation ....................................................................................................................... 26
T
Traitement ................................................................................................................................ 26
Transposition (de plan)............................................................................................................. 27
X
X/Y (format) ..................................................................................................................... 8, 9, 31
Partie 2 : Géométries
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