Couplage magnéto-mécanique : principe de la résolution
Couplage magnéto mécanique
Le couplage magnéto mécanique permet la prise en compte des aspects magnétiques et mécaniques d'un problème. L'aspect magnétique du problème est modélisé par les équations de Maxwell, et la cinématique par l'équation fondamentale de la dynamique (mouvement de translation), ou l'équation de conservation du moment d'inertie (mouvement de rotation).
Equations en électromagnétisme
Les équations utilisées pour la résolution sont rappelées ci-après.
- équations de Maxwell en électromagnétisme :
- autres équations :
Equation fondamentale de la dynamique
Pour un corps en mouvement de translation, l'équation fondamentale de la dynamique est donnée par :
où :
- m est la masse du corps en mouvement
- y est la position linéaire du corps, et ÿ son accélération linéaire
- Fr est la force mécanique résistante agissant sur le corps en mouvement
- Fem est la force électromagnétique agissant sur le corps en mouvement
Equation de conservation du moment d'inertie
Pour un corps en mouvement de rotation, l'équation de conservation du moment d'inertie est donnée par :
où :
- J est le moment d'inertie du corps en mouvement
- θ est la position angulaire du corps, et son accélération angulaire
- Γr est le couple mécanique résistant agissant sur le corps en mouvement
- Γem est le couple électromagnétique agissant sur le corps en mouvement
Principe de la résolution
Le couplage magnéto mécanique est un couplage faible entre les aspects électromagnétiques et mécaniques du problème. Le principe de fonctionnement de la résolution de ce type de problème est décrit dans le tableau ci-dessous. Il y a résolution successive d'un problème d'électromagnétisme, puis d'un problème de mécanique, et ainsi de suite pour chaque pas de temps.
L'algorithme de fonctionnement peut être résumé comme suit :
Phase | Description |
---|---|
1 | Résolution des équations de Maxwell et calcul de la force magnétique (ou du couple magnétique) exercée sur la partie mobile, pour une position donnée de la partie mobile |
2 | Résolution de l'équation mécanique, calcul de l'accélération et de la vitesse de la partie mobile au cours d'un pas de temps, et calcul de la nouvelle position de la partie mobile |
3 | Déplacement de la partie mobile à la nouvelle position calculée, et remaillage (si nécessaire) des zones de déplacement |
4 | Retour à l'étape 1 pour le pas de calcul suivant |
Complément
La force magnétique (ou le couple magnétique) exercée sur la partie mobile est calculée par la méthode des travaux virtuels.
La force mécanique (ou le couple mécanique) exercée sur la partie mobile est introduite par l'utilisateur.