Caractérisation de matériaux

Introduction

Cet outil comprend également un module permettant d'obtenir deux matériaux équivalents pour les tôles d'acier électrique soumises découpées mécaniquement:

Pour aider l'utilisateur dans cette tâche précédant la création d'un matériau, Flux fournit un outil d'identification de matériaux basé sur l'environnement Altair Compose.

Comment lancer l'outil de Caractérisation de matériaux

Dans le superviseur de Flux, en bas à gauche de la fenêtre, le bouton Caractérisation de matériaux permet de lancer l'outil dédié à l'identification des paramètres d'un modèle de matériau magnétique.

Il est important de remarquer que l'outil de Caractérisation de matériaux requiert le logiciel Altair Compose^TM pour être exécuté. Par conséquent, il est impératif d'installer Altair Flux^TM et Altair Compose^TM afin de profiter pleinement de cet outil. Les deux logiciels sont disponibles ici : Altair One

Une fois les applications liées, l'action de cliquer sur le bouton Caractérisation de matériaux devrait lancer à la fois Compose et l'outil d'identification dans l'environnement d'Altair Compose, comme indiqué ci-dessous dans la Figure 1. Le panneau principal de l'outil de Caractérisation de matériaux de Flux invitera ensuite l'utilisateur à choisir le type d'identification de propriété magnétique B(H) ou du modèle de pertes fer qu'il souhaite effectuer.

Utilisation de l'outil de caractérisation de matériaux

Pour la plupart des modèles disponibles dans l'outil de Caractérisation de matériaux, l'identification se fait en trois étapes. Les étapes sont décrites ci-dessous :

• Étape 1 : Après avoir choisi une propriété magnétique B(H) ou un modèle de pertes fer, l'outil de Caractérisation de matériaux demandera à l'utilisateur un fichier contenant des mesures magnétiques représentant le comportement du matériau soumis à l'identification. Les données d'entrée requises par l'outil de Caractérisation de matériaux sont fournies par un fichier .csv (sur Windows et Linux) ou .xlsx (seulement sur Windows) contenant des mesures magnétiques. Le contenu et le format du fichier dépendent du type de modèle à identifier, comme détaillé dans la section suivante.
• Étape 2 : Une fois le fichier correctement chargé, l'algorithme d'identification se lance automatiquement et trouve le meilleur ensemble de paramètres correspondant au modèle sélectionné. Les résultats sont affichés automatiquement dans la fenêtre graphique, comme indiqué dans la Figure 2. Les courbes rouges représentent le comportement reconstruit fourni par le modèle identifié, tandis que les courbes bleues correspondent au fichier de mesure. Selon le modèle, l'utilisateur peut envisager d'ajuster les paramètres avec les curseurs sur le côté gauche du panneau.

  
  

  

  
  

• Étape 3 : Une autre fonctionnalité de ce panneau est la possibilité d'exporter la commande pyFlux contenant les paramètres de modèle identifiés du matériau. Cet export est réalisé en cliquant sur le bouton Save pyFlux. La commande pyFlux sera directement affichée dans la console Compose et pourra être copiée et collée dans la console Flux, conduisant à une création automatique du matériau dans un projet Flux. Cette action créée également un fichier python contenant la commande pyFlux dans un répertoire choisit par l'utilisateur. À l'aide de ce fichier, le matériau peut être alternativement créé dans un projet Flux en cliquant sur : Projet > Fichier de commandes > Exécuter un fichier python.

Spécificités pour les modèles de caractérisation

Dans la section précédente, un workflow pour l'utilisation de l'outil Caractérisation de matériaux a été présenté. Cependant, comme les modules intégrant cet outil sont tous différents, des remarques spécifiques s'appliquent à chaque cas d'identification.

Pour le modèle d'Aimant non-linéaire décrit par Hc et le module de Br, le fichier d'entrée doit contenir la courbe B(H) de l'aimant (2e et 3e quadrants) et être fourni au format .csv ou .xlsx. Deux colonnes sont requises dans le fichier : la première pour le champ magnétique H en ampères par mètre et la seconde pour la densité de flux magnétique B en teslas. Un exemple de fichier d'entrée est disponible ici.

Dans le cas du modèle de Saturation analytique isotrope + ajustement du coude, le fichier d'entrée contenant la courbe B(H) a le même format que le fichier décrit dans le paragraphe précédent, mais doit représenter à la place la courbe anhystérétique ou la courbe de première aimantation du matériau. Un exemple de fichier d'entrée est disponible ici.

Pour les propriétés hystérétiques B(H) Hystérétique isotrope, modèle de Jiles-Atherton, Hystérétique isotrope, modèle de Preisach décrit par 4 paramètres d’un cycle typique et Hystérétique isotrope, modèle de Preisach identifié par N triplets, le fichier requis doit décrire une boucle d'hystérésis B(H) complète. Les formats du fichier .csv ou .xlsx restent similaires aux autres mentionnés ci-dessus. Un exemple de fichier est fourni ici.

Dans le cas du modèle LS, l'outil d'identification des matériaux lancera un outil dédié appelé MILS, avec son workflow d'identification spécifique. Pour effectuer une identification de modèle LS avec MILS, veuillez vous référer à ce chapitre de documentation.

Dans le cas du modèle de Bertotti modifié, les données d'entrée requises par l'outil d'identification consistent en un ensemble de fichiers au format .csv ou .xlsx reliant l'induction magnétique crête Bmax (en teslas) dans le matériau aux pertes dans le fer (en W/kg). Le fichier d'entrée contient également des informations supplémentaires telles que la fréquence f (en Hz), la densité du matériau ρ (en kg/m³), la conductivité électrique σ (en S/m) et l'épaisseur de la tôle d (en m). Un exemple de fichier d'entrée est fourni ici. Le but de cet outil d'identification est de trouver les coefficients (k₁, k₂, k₃) qui correspondent au mieux aux données d'entrée. Par défaut, les exposants (α₁, α₂, α₃) sont respectivement forcés à ces valeurs (2 , 2 , 1.5) mais peuvent être ajustés manuellement par le biais de curseurs à la suite d'une première identification. Il est également possible de sélectionner une option pour forcer le coefficient de pertes classiques k₂ à rester égal à une valeur théorique suggérée pendant la procédure de régression. Cette valeur est valable pour les basses fréquences (ou de manière équivalente, pour les grandes épaisseurs de peau), pour un exposant des pertes classiques α₂= 2 et est donnée par (2π²σd²)/12. Dans la partie en bas à gauche de l'interface graphique, l'utilisateur a également la possibilité de définir la limite supérieure de Bmax (en teslas) à utiliser pour tracer les courbes estimées et ainsi de les étendre au-delà des valeurs contenues dans les fichiers de mesure.

Pour une approche multifréquence, l'utilisateur peut sélectionner plusieurs fichiers correspondant à différentes valeurs de fréquence à l'étape 1 de l'identification.

Le module Splines isotropes pour tôles d'acier découpées mécaniquement est destiné aux utilisateurs désireux de prendre en compte la dégradation de la propriété magnétique B(H) des tôles d'acier électrique soumises à une découpe mécanique (par exemple, poinçonnage) dans les simulations de Flux. Ses entrées sont deux fichiers .csv contenant la largeur en milimètres et les mesures magnétiques (B,H) pour deux échantillons de tôles d'acier électrique coupées différemment : une bande étroite et une bande large. À partir de ces mesures, la méthode intégrée dans l'outil identifie deux matériaux équivalents avec des propriétés B(H) de type Saturation isotrope spline. Le premier matériau représente la propriété B(H) de la zone dégradée par le découpage, et le second représente la propriété B(H) des parties intactes restantes. La profondeur de la zone dégradée est également évaluée, et tous ces résultats peuvent être facilement introduits dans un projet Flux à travers un fichier PyFlux généré avec l'outil.