Formulation intégrale de volume magnétostatique et calcul des densités de force magnétique : Application au couplage magnéto-mécanique

Abstract

This study deals with the modelling of the magnetomechanical coupling, which is due to magnetic forces. A multiphysic modelling tool, which combines a volume integral formulation for the magnetostatic problem and a finite element formulation for the mechanical problem, is developed. In the first part, the resolution of linear and nonlinear magnetostatic problems using a volume integral formulation with the scalar potential is studied. The advantages and disadvantages of this formulation are discussed, including the assembly and storage of full matrices. To overcome this limitation, the adaptive cross approximation method is used to reduce the memory and time costs. The second part is dedicated to the implementation of the magnetomechanical coupling. The virtual work method and the Maxwell's tensor are first introduced in the framework of the volume integral formulation in order to compute the local and global magnetic forces. The resolution of the mechanical problem with the finite element method is then discussed. A first test of the modelling of a micro-actuator using the developed tool is proposed.Cette thèse porte sur la modélisation du couplage magnéto-mécanique, qui se manifeste à travers l'action de forces d'origine magnétique. Un outil de modélisation multiphysique, qui combine une formulation intégrale de volume pour le problème magnétique et une formulation éléments finis pour le problème mécanique, est développé. Dans une première partie, la résolution de problèmes magnétostatiques linéaires et non linéaires par une formulation intégrale de volume en potentiel scalaire est abordée. Les avantages et inconvénients de cette formulation sont mis en évidences, parmi lesquelles l'assemblage et le stockage de matrices pleines. Afin de palier à ces limitations, la méthode de compression par approximation en croix adaptative est utilisée afin de réduire l'espace mémoire et le temps de calcul requis. La seconde partie concerne l'implémentation du couplage magnéto-mécanique. Les méthodes des travaux virtuels et du tenseur de Maxwell sont tout d'abord mises en oeuvre dans le cadre d'une formulation intégrale de volume, afin de calculer les forces magnétiques locales et globales. La résolution du problème mécanique par la méthode des éléments finis est ensuite abordée. Un premier essai sur la modélisation d'un micro-actionneur à l'aide de l'outil développé est proposé

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oai:HAL:tel-00990628v1Last time updated on 11/8/2016

This paper was published in Thèses en Ligne.

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