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Etude thermique assemblage verre/alu

L’utilisation de SolidWorks Simulation

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Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Antoine Cailleau » Jeu 16 Avr 2020 17:33

Bonjour à tous,

Cela fait bien longtemps que je n'avais pas posté sur un forum SW. Je vient vers vous après m'être présenté dans la section appropriée pour une question sur du temps de calcul pour la l'assemblage de pièce dessiné ci dessous.

C'est un correcteur optique en alu 2017A vissé sur une camera, un empilement de lentille en verre dont je connais les propriétés géométriques et mécaniques, elle sont séparées par des entretoises et l'empilement et verouillé par le haut par un anneau de serrage (Cf; un systéme optique de jumelle, c'est fait pareil).

J'ai renseigné par avance tout les paramètres dans des matériaux perso ... chaleur pacifique, coeff dilatation, propriété mecaniques sont remplis.

Ma question vient sur le temps de calcul pour une simulation en étude thermique de cette ensemble. Je veut connaitre les déformations entre chaque lentilles pour une variation de températures de 20°.

Le maillage se passe bien, et même avec un maillage grossier, le temps de calcul s'envole et n'aboutis pas ... au bout de 30 minutes une idée ?

Mon ordi est un quad core Q6600 avec de la Ram (8g) est une grosse carte graphique ... j'ai eu à faire des simulations liés à la résistance mécanique, mais c'est la premiere fois que l'on me demande de l'analyse thermique.

Amitiés

Antoine
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Re: Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Antoine Cailleau » Jeu 16 Avr 2020 18:21

Une idée du temps de calcul du jour ...

Amitiés

Antoine
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Re: Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Scofield » Ven 17 Avr 2020 08:39

Je ne sais pas te répondre sur une étude thermique mais 8Go de RAM ça me parait léger.

As tu jouer avec tous les boutons du solveur? les différents types de maillages?
Peut être décomposer cette étude pour la simplifier?
Nombreux sont les sujets résolus, pensez à faire une recherche
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Re: Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Steeve Osteen » Ven 17 Avr 2020 08:55

En fait tu souhaites connaitre les dilatations thermiques pour ensuite évaluer les contraintes mécaniques sur tes lentilles ?

Est-ce que tu as déjà isolé les pièces en jeu avec seulement le châssis, les lentilles les entretoises et le jonc de blocage ?
tu as combien de DDL dans ton modèle (j'arrive pas à voir les détails de ton image..
aucun support ne sera assuré par MP. toute demande par ce biais sera ignorée.
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Re: Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Antoine Cailleau » Ven 17 Avr 2020 16:55

Scofield a écrit:Je ne sais pas te répondre sur une étude thermique mais 8Go de RAM ça me parait léger.

As tu jouer avec tous les boutons du solveur? les différents types de maillages?
Peut être décomposer cette étude pour la simplifier?


Quand je regarde la consommation mémoire dans le gestionnaire de tache il m'en reste encore 3go de libre quand ça calcule ... donc non ce n'est pas un problème de RAM. Je pourrai rajouter 50 GO si je pouvais que ça n'y changerai rien. Le fichier comporte 5 pièces simple, difficile de le simplifier.

J'ai alors repris mon étude et testé une option - contact global - maillage incompatible - pas de penetration - choix du solveur automatique et utiliser une faible raideur pour stabiliser le modèle.
Enfin ce que je constate, c'est qu'il faut supprimer l'étude en cas de solution non aboutis, les mêmes modifications effectuées entrainant finalement le même résultat.

Alors quand supprimant l'étude non aboutie et en recommençant tout, la miracle en 15 secondes hop la solution, celle ci semble plutôt juste car mon aluminium à un coef de dilatation de 22.5 /k

Pourtant, intellectuellement c'est faux. Les pièces sont glissantes les unes par rapport aux autres. La dilatation mécanique du corps de correcteur doit engendrer des déplacement des lentilles en verre et donc des efforts répercutés sur la résistance même du corps.

Ce que je cherche c'est connaitre la déformation de mon support de lentille, donc le déplacement des faces d'appui de lentille à la déformation thermique afin de pouvoir les compenser à l'étude optique.

Si je passe ensuite à des contacts entre pièces réel, et non en considérant que mon ensemble est une poutre c'est la que le temps de calcul s''envole - cf image 2 avec le gestionnaire des taches pour preuves.

Amitiés

Antoine
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Re: Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Steeve Osteen » Ven 17 Avr 2020 20:19

Essaie un truc, tu modélises un jeu radial d'au moins 2/10 entre la pièce externe et mets une tolérance à 1/10 au maillage, les lentilles et les entretoises, comme çà, ensuite tu fais un contact solidaire, je sais que ce n'est pas parfait mais au moins, tu peux récupérer les efforts de contacts entre les pièces. de plus radialement, l'alu doit se dilater plus que les lentilles je pense.
Ensuite, pense a faire des lignes de séparation sur les lentilles pour bien générer les lignes de contact au niveau des entretoises.

Le contact pas de pénétration est le pire ennemi lors des calculs, il faut vraiment l'utiliser le moins possible.

Peut être une fois que tu as tes efforts sur tes lentilles, tu pourras faire des calculs locaux sur tes lentilles.
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Re: Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Antoine Cailleau » Sam 18 Avr 2020 12:23

Merci Steeve,

Je vais voir si çà peut améliorer les choses, ce que je cherche à calculer est de l'ordre du micron ... il me faut moins de 20 micron de dilatation suite à un changement de température de 20°, entre la face avant de la lentille et le face arrière du corps.

Les bagues entretoises, les lentilles et le corps seront spécialement fabriquées sur Aix en provence, par une boite qui ne fait que de l'optique et qui respecte ces tolérances. Ces trois lentilles et le corps ça va chercher dans les 3000 € ... HT.

Donc si mes pièces sont au contact, si mes entretoises sont dans des tolérances glissantes au 1/100 c'est pour une bonne raison, est dans la vrai vie, le surface de contact de la bague entretoise sur la lentille va s'écraser de quelque micron ... et modifier les distance entre elle, donc modifier le comportement optique du correcteur. On ne peut laisser de jeu mécanique entre les lentilles, car la caméra est amené à être pointé dans toute les directions.

Un logiciel qui s'appelle ZeMax permet de faire de la modélisation optique, c'est lui qui te donne les tolérances.

Bref, je pense que vais continuer à gratter un peu, puis je finirai par déléguer la validation au Aixois !

Amitiés

Antoine
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Re: Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Steeve Osteen » Dim 19 Avr 2020 10:14

OK donc en plus tu es sur une variation de température, pas un état stable avec +20°C. 20µ sur de l'aluminium, ça va être chaud patate, non ?

On est à 23x10-6 m/m/°K
donc avec 20° de Delta, on est au maximum à 460µ/m
Si tu veux tenir les 20µ il faut pas que ton optique fasse plus de 0.043m soit 43mm en régime stabilisé. ça fait pas énorme..
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Re: Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Antoine Cailleau » Dim 19 Avr 2020 15:48

Salut,

Un calcul un peu rapide ... le tube optique par sa conception compense certaine déformation sur l'axe. Le tube va se deformé sur sa longeur principalement. Mais les support optique posé sur ce tube vont se dilater dans des directions parfois opposé.

Ce n'est pas une transformation homothétique de forme. Des matériaux de dilation différentes se compensent aussi. (Palier alu / roulement acier par exemple)

Un tout bête télescope en acier du commerce de chine, dans une nuit de printemps est un peu au dessus de ces valeurs. La, dans mon cas, c'est un peu plus touchy.

Le tube mécanique fait environ 1m70 de long. On est pas loin tu voit. La déformation du support de lentille seul, sous ces contraintes c'est 2 micron.

Amitiés

Antoine
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Re: Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Steeve Osteen » Lun 20 Avr 2020 09:53

Là j'avoue que j'arrive aux limites des mes habitudes de travail (je fais plutôt de la chaudronnerie, mais je suis d'accord que dans tout les cas c'est plutôt touchy.

D'ailleurs en aparté, en optique vous avec déjà étudié la possibilité d'utiliser des revêtements comment le VANTABLACK dans vos tubes
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Re: Etude thermique assemblage verre/alu

Messagepar Antoine Cailleau » Lun 20 Avr 2020 17:04

J'ai entendu parler sur un télescope Australien, avec des résultats plutôt médiocre. La condensation nocturne se formant à sa surface ...

Il existe un moyen simple de stopper les rayons lumineux indésirable ... le bafflage. http://imgbox.com/05xJ7n4c

Sinon, une étude plus poussé des images parasites due au réfraction interne dans les lentilles et souvent menés pour les optiques pro.

Mais la ... on est plus sur le bon forum.

Pour info, les études thermiques et mécaniques sur les pièces unitaires se sont bien déroulées. Maillage fin, solveur automatique. Et hop en 1 minutes le résultat sur une structure mécano soudé. Tu voit les déformation combiné thermiquement n’excède pas la valeur cible de 20 microns.

20 microns, c'est la taille moyenne d'une étoile, dont la mise au point est parfaite, rendu sur le capteur d'imagerie, la taille d'un groupe de 4 pixels effectifs. Si les éléments optiques se déplace les un par rapports aux autres l'étoile se défocalise et l'image devient flou.

On peut voir sur l'étude mécanique, que la partie avant et arrière du tube, qui supporte à l’arrière (coté gauche le miroir) et à l'avant (coté droit la caméra) se déforme de manière similaire a l’effort. Ce tube à déformation programmé est dit de type "Serrurier", du nom de son inventeur, le pointage du tube à plat et au zénith ne modifiera pas l'alignement optique, qui malgré sa déformation se compense.

Bref. On s'amuse bien en confinement.

Amitiés

Antoine
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