Notice d`utilisation des éléments TUYAU
Contents
1. SSLL101D TUYAU 6M SEG3 SSLL101C TUYAU 3M SEG3 SSLL101E TUYAU 3M SEG4 SSLL106 Titre Tube droit soumis plusieurs chargements Documentation V V3 01 106 Mod lisations SSLL106B TUYAU 3M SEG3 SSLL106E TUYAU 3M SEG4 SSLL106D TUYAU 6M SEG3 Chargements une traction 2 efforts tranchants 2 moments de flexion une torsion et une pression Il permet de tester les d placements les efforts aux n uds et les contraintes et d formations aux points de Gauss par rapport une solution de r f rence analytique Le maillage utilis est le m me pour les quatre mod lisations Les mod lisations A et C utilisent MECA _STATIQUE tandis que les mod lisations B et D utilisent STAT NON LINE pour la r solution SSLX102 Titre Tuyauterie coud e en flexion Documentation V V3 05 102 Mod lisations SSLX102B TUYAU 3M SEG3 SSLX102C TUYAU 6M SEG3 Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster Version default Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU Responsable Jean Luc FL JOU Date 24 10 2012 Page 25 27 Cl U2 02 02 R vision 9960 6 2 Analyse statique non lin aire mat riau SSNL503 1 83 y Ur c D R 0 61m 0 61m S D SSNI106 HSNV100 0 407m R 0 02. Ce chargement s applique aux types de mailles et aux mod lisations suivantes Maille Mod lisation SEG3 SEGA TUYAU 3M SEG3 TUYAU 6M Des exemples d utilisation sont disponibles dans la base de tests les cas tests ELSA01B SSLL106A SSNL117A et SSNL503A Application d une force r partie mot cl FORCE POUTRE Ce mot cl facteur est utilisable pour appliquer des forces lin iques constantes en fonction de x sur des l ments de type poutre d finis sur tout le maillage ou sur une ou plusieurs mailles ou des groupes de mailles Les forces sont d finies composante par composante soit dans le rep re GLOBAL soit dans le rep re local de l l ment d fini par l op rateur AFFE CARA ELEM U4 42 01 La syntaxe est disponible dans la documentation de AFFE CHAR MECA AFFE CHAR MECA F U4 44 01 Ce chargement s applique aux types de mailles et aux mod lisations suivantes Maille Mod lisation Manuel d utilisation Fascicule u2 02 El ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster Fo Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 16 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 SEG3 SEGA TUYAU 3M SEG3 TUYAU 6M 3 4 4 3 4 5 Un exemple d utilisation est disponible dans la base de tests le cas te
3. V2 05 002 Mod lisations SDLXO02D TUYAU 3M SEG3 SDLX02F TUYAU 3M SEG4 SDLX02E TUYAU 6M SEG3 SDLL14 Titre Mode de vibration d un coude de tuyauterie mince Documentation V V2 02 014 Mod lisations SDLL14A TUYAU 3M SEG3 SDLL14C TUYAU 3M SEG4 SDLL14B TUYAU 6M SEG3 6 4 Analyse dynamique non lin aire ELSA Titre Analyse sismique non lin aire d une ligne de Ee tuyauterie Documentation V V1 10 119 Mod lisations ELSA01B TUYAU 3M SEG3 ELSA01C TUYAU 3M SEG4 Chargements une excitation sismique est impos e la ligne Celle ci entra ne une plastification partielle 1 des coudes uniquement Manuel d utilisation Fascicule u2 02 El ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster At Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 27 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 7 R f rences bibliographiques 1 l ments finis de tuyau droit et courbe avec ovalisation gonflement et gauchissement en lasto plasticit Documentation Code Aster Manuel de R f rence R3 08 06 2 Mod lisations TUYAU et TUYAU_6M Documentation Code Aster Manuel d Utilisation U3 11 06 3 ELSAO1 Analyse sismique non lin aire de tuyauterie Documentation Code Aster Manuel de Validation V1 10 1191 4 P MASSIN J M PROIX F WAECKEL
4. VARI ELNO eSIEF_ELGA calcul des contraintes par l ment aux points d int gration de l l ment partir des d placements Utilisation uniquement en lasticit dans le rep re local de l l ment SIEF ELNO calcul des contraintes par l ment aux noeuds de l l ment partir des contrainte aux points de Gauss dans le rep re local de l l ment SIGM ELGA calcul des contraintes par l ment aux points d int gration de l l ment partir de SIEF_ELGA dans le rep re local de l l ment SIGM ELNO calcul des contraintes par l ment aux noeuds de l l ment partir de SIGM ELNO dans le rep re local de l l ment EFGE ELGA calcul des efforts g n ralis s par l ment aux points de Gauss partir des d placements par int gration partir de SIEF ELGA dans le rep re local de l l ment EFGE ELNO calcul des efforts g n ralis s par l ment aux n uds partir des d placements en lin aire et calcul par int gration partir de SIEF ELGA en non lin aire dans le rep re local de l l ment EPSI ELGA calcul des d formations par l ment aux points d int gration de l l ment partir des d placements dans le rep re local l l ment petites d formations Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster a Titre Notice d ut
5. 24 10 2012 Page 9 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 3 Description du jeux de commandes 3 1 Affectation d une mod lisation et discr tisation spatiale Dans cette partie on d crit le choix et l affectation d une des deux mod lisations TUYAU ainsi que les degr s de libert et les mailles associ es La plupart des informations d crites sont extraites de la documentation d utilisation U3 11 06 Mod lisations TUYAU 3Met TUYAU 6M 3 1 1 Degr s de libert s Les degr s de libert sont en chaque n ud de la maille support eles six composantes de d placement de la fibre moyenne trois translations et trois rotations trois degr s de libert correspondant aux modes 0 et 1 e pour chaque mode de Fourier 6 degr s de libert U correspond au gauchissement V et W l ovalisation V au d placement orthoradial W au d placement radial 7 signifie in plane et O signifie out of plane l ment Degr s de libert chaque n ud sommet Remarques TUYAU 3M Valeur de la composante de d placement en translation impos e sur les n uds sp cifi s Valeur de la composante de d placement en rotation impos e sur les n uds sp cifi s Degr de libert de gonflement et mode 1 sur W Degr s de libert li s au mode 2 Degr s de libert li s au mode 3 TUYAU 6M Valeur de la composante de d placement en translation impos e DR
6. Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster ou Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 11 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 TUYAU NSEC tnsec C est le nombre de secteurs angulaires utiliser pour l int gration des relations de comportement non lin aires dans la circonf rence des l ments de tuyau droit Par d faut le nombre de secteurs vaut 16 On conseille de mettre 32 secteurs en non lin aire pour des r sultats pr cis attention l augmentation du temps CPU avec le nombre de secteurs ORIENTATION GENE TUYAU On d finit partir de l un des n uds extr mit s de la ligne de tuyauterie une ligne continue trac e sur le tuyau Les op randes PRECISION et CRITERE permettent de d finir la pr cision pour la construction de la g n ratrice et la limite entre un l ment de tuyau droit et un l ment courbe Remarque Le vecteur directeur de la ligne ainsi d finie ne doit pas tre colin aire la fibre moyenne du coude au n ud extr mit consid r en utilisant le mot cl INFO 2 on peut v rifier si le vecteur d fini est correct 3 2 1 Op rande MODI METRIQUE L op rande MODI METRIQUE permet de d finir pour les l ments TUYAU le type d int gration dans l paisseur MODI METRIQUE NO
7. l orientation des mailles lorsque l on regarde les r sultats aux points de gauss 1 et 3 En effet si l on change l orientation de la maille et qu on la num rote de 2 1 le premier point de gauss est plus proche de 2 e Simpson dans l paisseur et sur la circonf rence L int gration dans l paisseur est une int gration de Simpson 3 points par couche Le nombre de points d int gration par couche est fix 3 au milieu de la couche en peau sup rieure et en peau inf rieure de la couche les deux points extr mit s tant communs avec les couches voisines eL int gration suivant la circonf rence est une int gration de Simpson par secteur chaque secteur tant d angle 2 rr NSEC est l angle entre la g n ratrice et le centre du secteur Le nombre de points d int gration par secteur est fix 3 au milieu du secteur en partie sup rieure D 27r NSEC et inf rieure D 2r NSEC du secteur les deux points extr mit s tant communs avec les secteurs voisins Le nombre de couches et le nombre de secteurs doit tre d fini par l utilisateur partir des mots cl s TUYAU NCOU TUYAU NSEC de l op rateur AFFE CARA ELEM Par exemple avec 3 couches et 16 secteurs le nombre de points d int gration par l ment est 2XNCOU 1 X 2XNSEC 1 XNPG ce qui donne 693 points d int gration Pour chaque point de gauss sur la longueur de l l ment on stocke les informations sur les couches et pour chaque couche sur tous
8. 24 10 2012 Page 20 27 Responsable Jean Luc FL JOU Cl U2 02 02 R vision 9960 SIEF ELGA Tenseur des contraintes par l ment aux points d int gration dans le rep re local de l l ment VARI ELGA Champ de variables internes par l ment aux points d int gration dans le rep re local de l l ment 4 2 2 43 DEPL champs de d placements De plus un appel l op rateur CALC CHAMP permet d acc der d autres champs Notamment on peut effectuer le passage des contraintes et variables internes des points de Gauss aux n uds pour former les champs SIEF ELNO et VARI ELNO voir le paragraphe 5 2 Un champ VARI peut avoir plusieurs types de composantes Par exemple les composantes du champ VARI ELNO sont pour les l ments TUYAU K fois V1 V2 Vn O K estle nombre de points d int gration total K 2 x NCOU 1 X 2X NSEC 1 N est le nombre de variables internes et d pend du comportement D tails sur les points d int gration Pour les calculs lin aires et non lin aires l int gration num rique est r alis e avec une m thode de e Gauss le long de la fibre moyenne Le nombre de points d int gration est fix 3 Pour une maille dont les sommets sont 1 et 2 et num rot e de 1 2 les 3 points de gauss sont tels que le premier est proche de 1 le second est gale distance de 1 et 2 et le troisi me est plus proche de 2 Il faut donc faire attention
9. F GROUP MA TOUT ELT SECTION CERCLE CARA R EP VALE 0 0925 0 00612 ORIENTATION F GROUP NO C CARA GENE_TUYAU VALE 1 0 0 3 3 Mat riaux DEFI _MATERIAU La d finition du comportement d un mat riau s effectue laide de l op rateur DEFI MATERIAU U4 43 01 II ny a pas de contrainte particuli re due l utilisation des l ments TUYAU Les mat riaux utilis s avec l ensemble des mod lisations peuvent avoir des comportements lastiques en contraintes planes dont les caract ristiques lin aires sont constantes ou fonction de la temp rature Les comportements non lin aires en contraintes planes sont disponibles pour les mod lisations tuyaux Pour plus d information sur ces non lin arit s on peut se reporter au 2 6 DEFI MATERIAU TUYAU 3M TUYAU 6M Remarques ELAS ELAS FO tous les mat riaux ECRO LINE disponibles en TRACTION C_PLAN 3 4 Chargements et conditions limites AFFE CHAR MECA et AFFE CHAR MECA F On rappelle qu il nest pas possible d effectuer des calculs thermiques cependant l affectation de temp rature est possible l aide de l op rateur CREA CHAMP voir paragraphe 3 4 4 Manuel d utilisation Fascicule u2 02 El ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster Fa Titre Notice d utilisation des l me
10. Section transverse Coupe Sectiontransyerse gauchissement ovalisation Figure D composition du d placement en champs de poutre et de coque La formulation des l ments repose sur eLa th orie des poutres pour la cin matique de la fibre moyenne Si on fait l hypoth se compl te de la th orie des poutres les sections droites associ es aux d placements de poutre qui sont perpendiculaires la fibre moyenne de r f rence Figure 2 1 2 b restent perpendiculaires Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster nc default Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU _ Date 24 10 2012 Page 6 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 la fibre moyenne apr s d formation La section droite ne se d forme pas Ceci sera vrai en moyenne dans l l ment TUYAU On n utilise la th orie des poutres que pour d crire le mouvement de la fibre moyenne la fibre moyenne du tuyau est quivalente la fibre moyenne d une poutre Cette cin matique permet de d crire le mouvement d ensemble de la ligne de tuyauterie eLa th orie des coques pour d crire la d formation des sections transverse autour de la fibre moyenne Cin matique des sections transverses les sections droites qui sont perpendiculaires la surface moyenne de r f rence restent
11. les secteurs Si on veut des informations au point de gauss NG sur la couche NC niveau NCN NCN 1 si inf rieur NCN O0 si milieu NCN 1I si sup rieur sur le secteur NS niveau NSN NSN 1 siinf rieur NSN 0 si milieu NSN 1 si sup rieur alors on regarde les valeurs recherch es au point d int gration NP NG 1 xX 2NCOU 1 X 2NSEC 1 2XNC NCN 1 X 2 NSEC 1 2X NS NSN Calculs dynamiques Concernant les calculs dynamiques aucune sp cificit due l l ment fini TUYAU existe Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster Ha Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU _ Date 24 10 2012 Page 21 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 5 Calculs suppl mentaires et post traitements 5 1 Calculs de matrices l mentaires op rateur CALC_MATR_ELEM L op rateur CALC MATR ELEM documentation U4 61 01 permet de calculer des matrices l mentaires assembl es par la commande ASSE MATRICE documentation U4 61 22 Les seules matrices calculables avec les l ments tuyau sont les matrices de rigidit et de masse des
12. libert de couples de n uds ces couples de n uds tant obtenus en mettant en vis vis deux listes de mailles ou de n uds LIAISON UNIF But d imposer une m me valeur inconnue des degr s de libert d un ensemble de n uds Exemple ELSAO1B ELSAO1C et ELSAO1D LIAISON SOLIDE e But mod liser une partie ind formable d une structure Exemple ELSA01B ELSA01C et ELSA01D LIAISON ELEM But mod liser les raccords d une partie massive 3D avec une partie tuyau ou d une partie coque avec une partie tuyau Exemple SSLX101B SSLX102A et SSLX102F LIAISON CHAMNO e But d finir une relation lin aire entre tous les ddls pr sents dans un concept CHAM NO PESANTEUR But appliquer un effet de pesanteur Exemple SSLL101 SSLL106 FORCE POUTRE But appliquer des forces lin iques sur des l ments de type poutre Exemple SSLL106 FORCE NODALE But appliquer des n uds ou des groupes de n uds des forces nodales d finies composante par composante dans le rep re GLOBAL ou dans un rep re oblique d fini par 3 angles nautiques Exemple SSLL106 FORCE TUYAU But appliquer des l ments ou des groupes d l ments de type tuyau une pression interne Exemple SSLL106 SSNL117 SSNL503 Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org co
13. 104m Titre Ruine lasto plastique d un tuyau coud mince Documentation V V2 05 002 Mod lisations SSNL503A TUYAU 3M SEG3 Chargement tuyau coud mince soumis une flexion dans son plan et a une pression interne avec effet de fond Titre Poutre encastr e a une extr mit et charg e par une traction avec crouissage lin aire ou un moment en plasticit parfaite Documentation V x Mod lisations SSNL106E TUYAU 3M SEG3 SSNL106F TUYAU 3M SEG4 SSNL106G TUYAU 6M SEG3 Chargements une traction 2 efforts tranchants 2 moments de flexion une torsion et une pression Les mod lisations A et C utilisent MECA STATIQUE tandis que les mod lisations B et D utilisent STAT NON LINE pour la r solution Titre Thermo plasticit en traction simple d un tuyau Documentation V V7 22 100 Mod lisations HSNV100C TUYAU 3M HSNV100D TUYAU 6M vu EG3 EG3 6p Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster s Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU Date 24 10 2012 Page 26 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 6 3 Analyse modale en dynamique SDLXO02 Titre Probl me de Hovgaard Analyse dynamique d une tuyauterie tridimensionnelle comportant des coudes Documentation V
14. Application d une force r partie mot cl FORCE _POUTRE iii nnnnnu 15 3 4 4 Application de la pesanteur mot cl PESANTEUR AFFE_CHAR_MECA seulement 16 3 4 5 Raccords coques tuyaux 3D tuyau et tuyaux poutres mot cl LIAISON ELEM 16 3 4 6 Conditions limites mots cl s DDL_IMPO et LIAISON _ nn nerrrnnrenrennunnnnnns 17 3 5 Application d une dilatation tR rmMIqUe 1 2 20002 2 240nhaDetuunonedrenduanedldr ee data auto date ds 18 A RESONON nicioni aA E a A AAE R R 19 4 2 1 Comportements et hypoth ses de d formations disponibles 19 4 2 2 D tails sur les points d integratioN sens sdiionentuhiuymsetetnsnianne etudes solntnsesettenenns 20 4 5 Calculs dYAAMIQUES naaa a ntm ennemies 20 5 Calculs suppl mentaires et post traitements us 21 5 1 Calculs de matrices l mentaires op rateur CALC_MATR_ELEM uen 21 5 2 Calculs par l ments op rateur CALC_CHAMP sssssssssssssssssssnsnnnnnnnnnnnnnrnnnnnnnnnnnnnnnneesrrenrenee 21 5 3 Calculs aux noeuds op rateur CALC _CHAMP nsnssn0nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnrnnnnnsnennnnnnnnennensnrrene 22 5 4 Calculs de quantit s sur tout ou partie de la structure op rateur POST _ELEM 22 5 5 Valeurs de composantes de champs de grandeurs op rateur POST _RELEVE_T 22 Manuel d utilisation Fascicule u2 02 El ments de stru
15. Aster Fe Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 10 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 Remarque On peut utiliser l op rateur MODI MAILLAGE pour construire des mailles SEG4 partir de mailles SEG3 3 1 3 Maille support des chargements Tous les chargements applicables aux l ments utilis s sont trait s par discr tisation directe sur la maille support de l l ment en formulation d placement La pression et les autres forces lin iques ainsi que la pesanteur sont des exemples de chargements s appliquant directement sur l l ment Aucune maille sp ciale de chargement n est donc n cessaire 3 1 4 Mod le AFFE MODELE E3 L affectation de la mod lisation passe par l op rateur AFFE MODE le ph nom ne m canique est disponible avec l l ment TUYAU E U4 41 01 On rappelle que seul AFFE MODELE TUYAU_3M Remarques TUYAU 6M AFFE e PHENOMENE MECANIQUE e MODELISATION TUYAU 3M e MODELISATION TUYAU_6M e Au niveau du choix de la mod lisation TUYAU on peut noter que l utilisation d une d composition en s rie de Fourier l ordre 6 l ment TUYAU 6M am liore lapproximation du comportement de la section transversale dans le cas o celle ci se d forme suivant un mode lev par exemple dans le cas de tubes minces o le rapport paisseur sur rayon de la section transversal
16. Code Aster E Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 1 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 Notice d utilisation des l ments TUYAU R sum Ce document est une notice d utilisation pour les mod lisations TUYAU 3M et TUYAU_6M Les l ments finis TUYAU 3M et TUYAU_6M correspondent des l ments lin iques de tuyauterie droite ou courbe La cin matique des l ments TUYAU combine la fois une cin matique de poutre qui d crit le mouvement d ensemble de la ligne de tuyauterie et une cin matique de coque qui apporte la description du gonflement de l ovalisation et du gauchissement de la section transversale Ces mod lisations sont utilisables pour des probl mes de tuyauteries tridimensionnelles relativement paisses en analyse m canique lin aire ou non lin aire et en petits d placements Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster ul Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU Date 24 10 2012 Page 2 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 Table des mati res LISTE dt eee Sakla ai aaa a n 4 2 Capacites de ModelisatON riiintean aaa i i
17. E CHAMPAIN Mod lisation du comportement non lin aire mat riel des tuyauteries droites et coud es en statique et en dynamique Note HI 74 99 013 A EDF MTI 1999 5 E CHAMPAIN Projet CACIP Validation des d veloppements relatifs la prise en compte de la plasticit dans les l ments de tuyauteries HP 52 99 029 B EDF AMV 2000 Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html
18. N conduit assimiler dans les int grations le rayon au rayon moyen Ceci est donc valable pour les tuyaux de faible paisseur relativement au rayon MODI METRIQUE OUI implique une int gration compl te plus pr cise pour des tuyauteries paisses mais pouvant dans certains cas conduire des oscillations de la solution 3 2 2 G n ratrice et notion de rep re local mot cl ORIENTATION La g n ratrice trac e tout au long de la tuyauterie permet de d finir l origine des angles Figure 2 1 2 b Ceci est utilis e pour interpr ter les degr s de libert d ovalisation Ligne g n ratrice Figure Repr sentation de deux coudes non coplanaires reli s par un tuyau droit Pour une section transverse extr mit de la ligne de tuyauterie Figure 3 2 2 b l utilisateur d finit dans AFFE CARA ELEM sous le mot cl ORIENTATION un vecteur dont la projection sur la section transverse extr mit d finit un vecteur origine Z unitaire La syntaxe est la suivante AFFE CARA ELEM ORIENTATION F GROUP NO EXTREMITE CARA GENE TUYAU VALE x y z o EXTREMITE est le n ud centre de la section transverse extr mit x y z contient les 3 composantes du vecteur orientant la g n ratrice du tuyau projeter sur la section transverse extr mit Ce vecteur doit tre d fini en un n ud ou un grou
19. P AFF MATI AFFE MATERIAU MAILLAGE MAILLAGE AFFE _F TOUT OUI MATER MATER AFFE VARC F TOUT OUI EVOL TEMPER NOM VARC TEMP NOM CHAM TEMP VALE REF 0 0 4 R solution 4 1 Calculs lin aires MECA STATIQUE et autres op rateurs lin aires Les calculs lin aires s effectuent en petites d formations Plusieurs op rateurs de r solution lin aires sont disponibles MECA STATIQUE r solution d un probl me de m canique statique lin aire U4 51 01 MACRO ELAS MULT calcule des r ponses statiques lin aires pour diff rents cas de charges ou modes de Fourier U4 51 021 MODE ITER SIMULT calcul des valeurs et vecteurs propres par des m thodes de sous espaces U4 52 03 MODE ITER INV calcul des valeurs et vecteurs propres par la m thode d it rations inverses U4 52 041 MODE ITER CYCL calcul des modes propres d une structure sym trie cyclique U4 52 05 DYNA LINE TRAN calcul de la r ponse dynamique transitoire une excitation temporelle quelconque U4 53 02 Par d faut les seuls champs calcul s sont les champs de d placement DEPL et de contrainte SIEF ELGA D autres champs sont disponibles par l op rande OPTION voir les options disponibles dans le paragraphe 5 2 portant sur l utilisation de CALC CHAMP 4 2 Calculs non lin aires STAT NON LINE et DYNA NON LINE 4 2 1 Comporte
20. X DRY DRZ Valeur de la composante de d placement en rotation impos e WO WI1 WO1 degr s de libert de gonflement et mode 1 sur W UI2 VI2 WI2 UO2 vo2 Wo2 degr s de libert li s au mode 2 UI3 VI3 W13 U03 vo3 WO3 degr s de libert li s au mode 3 UI4 VI4 WI4 UO4 VO4 WO4 degr s de libert li s au mode 4 UI5 VI5 WIS UO5 VOS WO5 degr s de libert li s au mode 5 UI6 VI6 W16 U06 VO6 WO6 degr s de libert li s au mode 6 3 1 2 Maille support des matrices de rigidit Les mailles support des l ments finis en formulation d placement sont des segments 3 ou 4 n uds Mod lisation Maille l ment fini Remarques TUYAU 3M SEG3 METUSEG3 Maille lin ique SEG4 MET3SEG4 Maille lin ique TUYAU 6M SEG3 MET6SEG3 Maille lin ique Les mailles SEG4 qui ont des fonctions de formes cubiques ont t d velopp es pour r soudre un probl me simple de poutre en flexion Pour cet exemple simple la solution exacte est obtenue l aide d un seul l ment maille SEG4 Pour des probl mes plus complexes l exp rience montre que l on peut mailler beaucoup plus grossi rement avec des mailles SEG4 Par exemple il faut une quinzaine d l ments SEG3 pour obtenir une solution correcte pour un coude en flexion alors qu il en faut la moiti avec des l ments SEGA4 Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code
21. ables cin matiques pour la formulation poutre les d placements u et w suivant la fibre de r f rence et les rotations autour des axes locaux 3 variables cin matiques pour la formulation coque les d placements suppl mentaires u v et w dans le rep re de la surface moyenne Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster ou Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 7 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 4 contraintes dans l paisseur du tuyau not es SIXX sxx SIYY sff SEXY sxf et SIXZ sxz La contrainte SIZZ szz est nulle hypoth se de contraintes planes Les contraintes de cisaillement transverses sont nulles hypoth se de Love Kirchoff e4 d formations dans l paisseur du tuyau not es EPXX exx EPYY eff EPXY exf et EPXZ sxz La d formation EPZZ ezz est nulle pour la partie poutre Remarque importante La cin matique de poutre est bas e sur l hypoth se de Timoshenko R3 08 03 L l ment tuyau n est pas exact aux n uds pour des chargements ou torseurs concentr s aux extr mit s il faut mailler avec plusieurs l ments pour obtenir des r sultats corrects Suivant la fibre moyenne ces l ments sont de type isoparam triques Il en r sulte que les d pla
22. artir des contraintes aux points d int gration l ment par l ment puis en enlevant le chargement appliqu REAC NODA calcul des forces nodales de r action aux n uds partir des contraintes aux points d int gration l ment par l ment REAC NODA FORC NODA chargements appliqu s e utiles pour v rification du chargement et pour calculs de r sultantes moments etc 5 4 Calculs de quantit s sur tout ou partie de la structure op rateur POST_ELEM L op rateur POST ELEM documentation U4 81 221 permet de calculer des quantit s sur tout ou partie de la structure Les quantit s calcul es correspondent des options de calcul particuli res de la mod lisation affect e TUYAU _3M TUYAU _6M Remarques MASS INER e Pour les mod lisation TUYAU la seule option disponible actuellement est le calcul sur chaque l ment de la masse des inerties et de la position du centre de gravit option MASS_INER 5 5 Valeurs de composantes de champs de grandeurs op rateur POST_RELEVE T Pour les mod lisation TUYAU l op rateur POST RELEVE T documentation U4 81 21 peut tre utilis pour sur une ligne extraire des valeurs par exemple SIEF ELNO Le concept produit est de type table Remarque importante Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www
23. cements varient comme des polyn mes d ordre 2 suivant X pour les l ments 3 n uds et d ordre 3 pour 4 n uds 2 2 Comparaison d autres l ments 2 2 1 Les diff rences entre les l ments tuyaux Les l ments tuyaux TUYAU 3Met TUYAU 6M sont des l ments lin iques TUYAU 3 trois ou quatre n uds eTUYAU 6 quatre n uds Ces l ments se diff rencient uniquement au niveau de l approximation du champ de d placement suppl mentaire COQUE qui est faite par une d composition en s rie de Fourier eTUYAU 3 jusqu l ordre 3 eTUYAU 6 jusqu l ordre 6 Par cons quent le nombre de degr s de libert est diff rent eTUYAU 3 21 par n ud 6 degr s de libert de poutre et 15 degr s de libert de coque eTUYAU 6 39 par n ud 6 degr s de libert de poutre et 33 degr s de libert de coque Compar e la mod lisation TUYAU 3M la mod lisation TUYAU 6M permet une meilleure approximation du comportement de la section transversale dans le cas o celle ci se d forme suivant un mode lev par exemple dans le cas de tubes minces o le rapport paisseur sur rayon de la section transversale est lt 0 1 et dans certains cas en plasticit 2 2 2 Les diff rences entre les l ments tuyaux et les l ments poutres A l instar des l ments finis TUYAU les l ments finis POUTRE font galement partie de la classe des l ments finis lin iques On compare dans cette part
24. ction transverse e pression interne flexions planes et anti planes torsion et extension e petits d placements e comportement lasto plastique en contraintes planes ou non lin aire incr mental quelconque ela section transverse peut se d former par egonflement d la pression interne ou l effet de Poisson eovalisation due la flexion e gauchissement d aux flexions combin es dans le plan et hors plan Compar e la mod lisation TUYAU 3M la mod lisation TUYAU 6M permet une meilleure approximation du comportement de la section transversale dans le cas o celle ci se d forme suivant un mode lev par exemple dans le cas de tubes minces o le rapport paisseur sur rayon de la section transversale est lt 0 1 et dans le cas de la plasticit La mod lisation TUYAU 3M poss de 21 degr s de libert par n ud 6 degr s de libert de poutre et 15 degr s de libert de coque tandis que la mod lisation TUYAU 6M poss de 39 degr s de libert par n ud 6 degr s de libert de poutre et 33 degr s de libert de coque Pour la mod lisation TUYAU 3M on peut utiliser des mailles SEG3 et SEGA Manuel d utilisation Fascicule u2 02 El ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster cu Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 5 27 Responsable Jean Luc FLEJOU C
25. cture Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Version Code Aster default Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU _ Date 24 10 2012 Page 3 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 5 6 Impression des r sultats op rateur IMPR_RESU 00000nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnsnnnnnnnnnnnnnnensnnrene 23 LODEL OIL een I I 24 6 1 A alyse statique lineaire csacsi rrnnite nn usant a menton 24 6 2 Analyse statique non lin aire mat riau undvannananedarmmmmnux 25 6 3 AnalVSe madal en Coari SR Re RAD RM annee Rennes te de Mt tennn 26 0 4 Analyse dynamique non Near ben sat neue aa iaaa aaa 26 27 7 R f rences bibliographiques Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft dl html Code Aster Fo Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 4 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 1 Introduction Les l ments finis TUYAU 3M et TUYAU 6M correspondent des l ments lin iques de tuyauterie droite ou courbe Ils s appuient sur une cin matique de poutre de Timoshenko pour les d placements et les rotations de la fibre moyenne et sur une cin matique de coque pour les d formations de la section transvers
26. cule u2 02 El ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster Fo Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 8 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 circulaire est constante sur toute la longueur de l l ment L l ment n est pas exact aux n uds pour des chargements ou torseurs concentr s aux extr mit s il faut donc mailler avec plusieurs l ments pour obtenir des r sultats corrects Ces l ments utilisent des mailles de type SEG3 ou SEG4 avec pour la cin matique de poutre 6 degr s de libert par n uds 3 d placements et trois rotations et pour la cin matique de coque 15 ou 33 degr s de libert de typer d placement Au niveau des chargements applicables l ment POUTRE Les chargements possibles sont les chargements d extension de flexion et de torsion Le chargement de pression interne pour les sections creuses n existe pas la section est ind formable e l ment TUYAU L l ment TUYAU admet les chargements classiques de poutre ainsi que l application d une pression interne Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster Mot Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU _ Date
27. droites Les points mat riels situ s sur la normale la surface moyenne non d form e restent sur une droite dans la configuration d form e La formulation utilis e est une formulation de type LOVE _KIRCHHOFF sans cisaillement transverse pour la description du comportement des sections transverses L paisseur de la coque reste constante La surface moyenne w du tuyau situ e mi paisseur est quivalente la surface moyenne d une coque Cette cin matique de coque apporte la description du gonflement de l ovalisation et du gauchissement de la section transversale R A Section Fibre moyenne Y f x u NG L7 gt 7 D y Figure Fibre et surface moyenne dans le cas d un tuyau droit Les d placements suppl mentaires U de la surface du tuyau sont approxim s par une s rie de Fourier jusqu l ordre M M 3 pour la mod lisation TUYAU 3M et M 6 pour la mod lisation TUYAU 6M M u x B D u x op x sin m m 2 m 2 v x w x Une x sinmD w x os v x cos m m 2 m 2 w x jante w vanos yir sin m m 2 O u repr sente le d placement axial de la surface moyenne dans le rep re local x pt v repr sente le d placement ortho radial de la surface moyenne dans le rep re local x DT w repr sente le d placement radial de la surface moyenne dans le rep re local x DT w repr sente le gonflement Ces l ments font donc intervenir localement e6 vari
28. e ovalisation gauchissement gonflement Ces d formations transverses sont d compos es en s ries de Fourier La mod lisation TUYAU 3M prend en compte 3 modes au maximum tandis que la mod lisation TUYAU 6M prend en compte 6 modes de Fourier Ces mod lisations sont utilisables pour des probl mes de tuyauteries tridimensionnelles relativement paisses uniquement en analyse m canique lin aire ou non lin aire et en petits d placements Actuellement aucun calcul de thermique ou d acoustique n est possible Ce document pr sente les possibilit s de la mod lisation TUYAU disponible dans la version 6 du Code Aster On pr sente dans un premier temps les possibilit s de ce type de mod lisation ensuite on rappelle bri vement la formulation des l ments finis et leurs diff rences avec les mod lisations poutre On donne galement la liste des options disponibles pour chacun des l ments On termine par la pr sentation de quelques cas tests acad miques et enfin on donne quelques conseils d utilisation Les l ments de tuyaux droits ou courbes sont regroup s sous les mod lisations TUYAU 3M et TUYAU_6M Les options de calculs sont d finies dans ce document Les possibilit s actuelles de ces l ments tuyaux sont les suivantes e lignes de tuyauterie droites ou courbes l ment lin ique 3 n uds SEG3 ou 4 n uds SEGd4 tuyau relativement pais e R lt 0 2 o e repr sente l paisseur et R le rayon de la se
29. e est lt 0 1 et dans le cas de la plasticit 3 2 Caract ristiques l mentaires AFFE CARA ELEM Dans cette partie les op randes caract ristiques de l l ment tuyau sont d crites La documentation d utilisation de l op rateur AFFE CARA ELEM est U4 42 01 AFFE CARA ELEM TUYAU _3M Remarques TUYAU 6M POUTRE SECTION CERCLE section constante section Variable MODI METRIQUE TUYAU NCOU tncouch TUYAU NSEC tnsec k ORIENTATION GENE TUYAU D finition d une g n ratrice Par d faut une g n ratrice est cr e PRECISION CRITERE Les caract ristiques qu il est possible d affecter sur les l ments TUYAU sont SECTION CERCLE La section est d finie par son rayon R externe et son paisseur EP sur chaque maille puisque le maillage est repr sent par la fibre moyenne du tuyau TUYAU NCOU tncouch C est le nombre de couches utiliser pour l int gration des relations de comportement non lin aires dans l paisseur des l ments de tuyau droit En lasticit lin aire une deux couches suffisent en non lin aire on conseille de mettre entre 3 et 5 couches Le nombre de point de Gauss est gal deux fois le nombre de couches plus un 2Xincouch 1 ce qui fait que le temps CPU augmente rapidement avec le nombre du couches Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure
30. gnu org copyleft fal html Code Aster Mat Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU _ Date 24 10 2012 Page 23 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 Si on vient d une interface avec un mailleur PRE GIBI PRE IDEAS PRE GMSH les n uds d un groupno sont rang s par ordre num rique Il faut r ordonner les n uds le long de la ligne de d pouillement La solution est d utiliser l op rateur DEFI GROUP avec l option NOEU ORDO Cette option permet de cr er un GROUP NO ordonn contenant les n uds d un ensemble de mailles form s de segments SEG2 SEG3 ou SEGA Un exemple d extraction de composante est donn dans le cas test SSNL503 voir la description au paragraphe 6 2 TAB DRZ POST RELEVE T ACTION F GROUP NO D INTITULE TB DRZ RESULTAT RESUL NOM CHAM DEPL NOM CMP DRZ TOUT ORDRE OUI OPERATION EXTRACTION Cette syntaxe a pour but e d extraire OPERATION EXTRACTION esur la ligne le groupe de n uds D GROUP NO D ela composante DRZ du d placement NOM CHAM DEPL NOM CMP DRZ e pour tous les instants de calcul TOUT ORDRE OUI 5 6 Impression des r sultats op rateur IMPR RESU L op rateur IMPR RESU permet d crire le maillage et ou les r sultats d un calcul sur listing au format RESULTAT ou sur un fichier dans un format visualisable par des ou
31. iaa a aA aa Aaka EEEa 5 2 1 R ppelde la fomnuvlatiOM oiniriiicainennana aaa Oa EA 5 2 1 1 G om trie des l ments tUyauK riir inisrininidicarnni niriana akaiita 5 2 1 2 Formulation des l ments IUVAUX mate nnrptimennenedternetatienaanemmedinatencnsensann pie 5 2 2 Comparaison d autres l ments isironmaiden iaia aatia baai tan T 2 2 1 Les diff rences entre les l ments tuyaux theneiinonus 7 2 2 2 Les diff rences entre les l ments tuyaux et les l ments poutres T 3 Description du Jeux de comimMand S iiair dehi 9 3 1 Affectation d une mod lisation et discr tisation spatiale 9 2 LLEI OUa ON ne n Ada tenants beat neene nt eee net titi eat 9 3 1 2 Maille Support des matrices de rigidit 2 1 1 0880 2 8416etrseaarnesunairenennettnaeenennnmantates 9 3 1 4 Mod le AFFE MODELE oscula Aaa aiaia 10 3 2 Caract ristiques l mentaires AFFE_CARA_ELEM sssssssnnnnssnnssssssnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennsnnnrnene 10 22 1 Opanda MODI M TRIQUE LE ane net rrininiaemretets 11 3 2 2 G n ratrice et notion de rep re local mot cl ORIENTATION eeeesrnnns 11 3 2 3 Exemple d affectation de caract ristique 12 3 3 Mat riaux D FI MATERIALU oncesi aiidas 13 3 4 Chargements et conditions limites AFFE CHAR MECA et AFFE CHAR MECA FE 13 3 4 1 Liste des mot cl s facteurs d AFFE_CHAR_MECA et AFFE_ CHAR MECA _F 14 3 4 2 Application d une pression interne mot cl FORCE_TUYAU 15 3 4 3
32. ie les formulations et les chargements applicables pour ces deux classes d l ments Au niveau de la formulation l ment POUTRE La formulation est bas e sur une r solution exacte des quations du mod le continu effectu pour chaque l ment du maillage Plusieurs types d l ments de poutre sont disponibles POU D E le cisaillement transverse est n glig ainsi que l inertie de rotation Cette hypoth se est v rifi e pour de forts lancements Hypoth se d Euler POU_ D T POU C T le cisaillement transverse et tous les termes d inertie sont pris en compte Cette hypoth se est utiliser pour des lancements faibles Hypoth se de Timoshenko Ces l ments utilisent des mailles de type SEG2 avec 6 degr s de libert par n uds 3 d placements et trois rotations La formulation de ces l ments est pr sent e dans le document de r f rence R3 08 01 La section est constante le seul comportement possible des sections transverses est la translation et la rotation pour l ensemble des points de la section La section peut tre de forme quelconque constante ou variable sur la longueur El ment TUYAU La formulation combine la fois une formulation poutre bas e sur l hypoth se de Timoshenko et une formulation coque bas e sur l hypoth se de Love_Kirchhoff permettant de mod liser les ph nom nes de gonflement d ovalisation et de gauchissement La section creuse de forme Manuel d utilisation Fasci
33. ilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 22 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 EPSI ELNO calcul des d formations par l ment aux noeuds de l l ment partir des d formations aux points de Gauss dans le rep re local l l ment petites d formations VARI ELNO calcul du champ de variables internes par l ment aux n uds partir des points de Gauss pour toutes les couches dans l paisseur SUP MOY INF et pour tous les secteurs dans le rep re local de l l ment e On obtient alors par n ud de chaque l ment un seul tenseur de contraintes ou un seul ensemble de variables internes ce qui permet le d pouillement graphique volution d une composante 5 3 Calculs aux noeuds op rateur CALC CHAMP CALC CHAMP TUYAU_3M TUYAU _6M Remarques FORC NODA e e REAC_NODA e e EFGE_NOEU d SIEF_NOEU e e SIGM_NOEU e e VARI_NOEU e e L op rateur CALC CHAMP documentation U4 81 04 effectue le calcul des champs aux n uds par moyenne et le calcul des forces et r actions echamps aux n uds contraintes d formations variables internes valeurs quivalentes eNom d option remplacer ELNO par NOEU On peut calculer les champs aux n uds par CALC CHAMP SIEF NOEU VARI NOEU forces et r actions e partir des contraintes l quilibre FORC NODA calcul des forces nodales p
34. ion 9960 Si les n uds sp cifi s appartiennent des l ments TUYAU 6M ces l ments ont 33 degr s de libert de coque on ajoute les degr s de libert suivants eUI4 VIA WI4 UO4 VOA SUIS VIS WIS UOS5 VOS eUI6 VI6 WI6 UO6 VO6 Application d une dilatation therm ique WO4 degr s de libert li s au mode 4 WOS5 degr s de libert li s au mode 5 WO6 degr s de libert li s au mode 6 Aucun calcul thermique n est disponible avec la mod lisation TUYAU il est n anmoins possible d appliquer une dilatation chargement d origine thermique sous la forme d un champ de temp rature aux n uds d fini par les 3 composantes TEMP T moyenne EMP_INF TI EMP_SUP dont on d duit la temp rature Ce champ aura t pr alablement cr e l aide de l op rateur CREA CHAMP documentation U4 72 04 CREA CHAMP TYPE CHAM NOEU TEMP R NOEU TEMP F OPERATION MAILLAGE MODELE AFFE TOUT OUI GROUP MA MAILLE NOEUD GROUP NO NOM CMP TEMP TEMP INF TEMP SUP L affectation de la dilatation thermique documentation U4 43 03 AFFE MATERIAU AFFE VARC NOM VARC TEMP NOM CHAM TEMP EVOL tempe VALE REF Remarque s effectue TUYAU_3M TUYAU 6M Remarques Champ r sultat de type temp rature Le champ est fabriqu par affectation de valeurs sur des
35. isation 3D TUYAU relations lin aires 3D_TUYAU Le coude est mod lis avec des l ments 3D Dans tous ces cas tests les r sultats sont satisfaisants compte tenu qu une partie des carts constat s est imputables la fusion du maillage 3D ou coques Remarque Raccords tuyaux poutres Il s agit d tablir une liaison entre un n ud extr mit d un l ment de tuyau et un n ud extr mit d un l ment de poutre La formulation tuyau comporte une cin matique de type poutre identique la cin matique des l ments poutres Il n y a donc pas de coupure entre les d placements de type poutre 3 d placements et 3 rotations La fibre moyenne de la poutre et du tuyau sont les m mes Par compte la cin matique des l ments de poutre ne comprend pas de cin matique de coque la section est ind formable comme dans le cas des l ments tuyaux il y a donc une coupure au niveau de la d formation de la section transverse Il n existe pas dans Code Aster de raccord sp cifique tuyau poutre la liaison entre ces deux l ments est assur e automatiquement sans intervention de l utilisateur par le n ud commun l l ment tuyau et l l ment poutre N anmoins certaines pr cautions sont prendre il faut que la transition entre les l ments de tuyau et poutre soit suffisamment loign e de toutes zones tuyau ou la d formation de la section transverse est significative c est dire qu il ne faut raccorder que lorsq
36. l U2 02 02 R vision 9960 2 Capacit s de mod lisation 2 1 Rappel de la formulation 2 1 1 G om trie des l ments tuyaux Nous rappelons ici les m thodes et les mod lisations mises en uvre pour les l ments tuyaux et qui sont pr sent es dans le document de r f rence R3 08 06 Pour les l ments tuyaux on d finit une fibre moyenne droite ou courbe x d finit la coordonn e curviligne et une section creuse de type circulaire Cette section doit tre petite par rapport la longueur de la tuyauterie La figure Figure 2 1 1 a illustre les deux diff rentes configurations Un rep re local oxyz est associ la fibre moyenne yooo QE j i zT R lt lt L T A T on moyenne PNR Figure Tuyau droit ou courbe 2 1 2 Formulation des l ments tuyaux La cin matique du tuyau Figure 2 1 1 a se compose d une cin matique de coque qui apporte la description de l ovalisation du gonflement et du gauchissement et d une cin matique de poutre qui d crit le mouvement d ensemble de la ligne de tuyauterie Le d placement U Figure 2 1 2 b d un point mat riel du tuyau se compose d une partie macroscopique poutre 7 et d une partie suppl mentaire locale coque U U U U flexion torsion d une poutre droite En th orie des poutres augment de la th orie des coques u ea l gt 47 a 1 11 1 M A v rw 1 or eN D la 4 Wa 1 z L gt Coupe
37. l ments du mod le CALC MATR ELEM TUYAU_3M TUYAU _6M Remarques RIGI MECA MASS MECA e Ces calculs de matrices l mentaires sont par exemple utilis s pour la d termination des fr quences propres d un anneau cylindrique pais dans le cas test SDLS109G 5 2 Calculs par l ments op rateur CALC_CHAMP L op rateur CALC CHAMP documentation U4 81 04 effectue le calcul des champs aux l ments contraintes d formations variables internes aux n uds valeurs quivalentes non disponible pour la mod lisation TUYAU On pr sente ci apr s les options de post traitement pour les l ments de tuyaux Pour les structures mod lis es par l ments de tuyaux il est particuli rement important de savoir comment sont pr sent s les r sultats des contraintes l approche adopt e dans le Code Aster consiste observer les contraintes dans un rep re particulier li l l ment dont l axe de r f rence a t d fini au paragraphe 3 2 2 Cette approche semble la plus physique car pour une structure cylindrique les contraintes les plus faciles interpr ter ne sont pas les contraintes en rep re cart sien mais les contraintes en coordonn es cylindriques En outre cette approche permet une plus grande souplesse d utilisation CALC CHAMP TUYAU_3M TUYAU _6M Remarques SIEF ELGA SIEF ELNO gt SIGM ELGA SIGM_ELNO EFGE ELGA EFGE E NO EPSI ELGA EPSI ELNO
38. ments et hypoth ses de d formations disponibles Les informations suivantes sont extraites de la documentation d utilisation de l op rateur STAT NON LINE U4 51 03 STAT_ NON LINE TUYAU _3M DYNA NON LINE TUYAU 6M COMP_INCR RELATION s tous les comportements disponibles en C PLAN DEFORMATION PETIT e Les relations de comportement incr mentales mot cl facteur COMP_INCR suivant l hypoth se de petits d placements et petites d formations mot cl DEFORMATION PETIT sont les seules relations de comportement non lin aires m caniques disponibles pour la mod lisation TUYAU Ces relations de comportement relient les taux de d formation aux taux de contraintes Les comportements non lin aires support s sont ceux d j existants en contraintes planes d finies dans les op rateurs STAT NON LINE et DYNA NON LINE De plus avec la m thode de De Borst R5 03 03 tous les comportements 2D D PLAN AXIS en petites d formations sont utilisables Le concept RESULTAT de STAT NON _ LINE contient des champs de contraintes de d placement et de variables internes aux points d int gration toujours calcul es aux points de gauss Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster di Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU _ Date
39. n uds ou des mailles Les noms des composantes que l on veut affecter temp rature Temp rature int rieure Temp rature ext rieure l aide de l op rateur AFFE MATERIAU TUYAU_3M Remarques TUYAU 6M Nom de la variable de commande tempe est le champ ou l volution cr e par CREA CHAMP puis ventuellement par CREA RESU temp rature de r f rence Dans le cas o lon veut appliquer une temp rature d finie par une fonction on peut utiliser l op rateur CREA RESU TYPE RESU EVOL THER document U4 44 12 pour cr er un concept de type EVOL THER utilisable dans AFFE MATERIAU Des exemples d utilisation sont disponibles dans la base de tests les cas tests ELSAO1B SSLL106A SSNL117A et SSNL503A L exemple suivant est extrait du cas test SSLL101 T EMP CREA CHAMP MAILLAGE MAILLAGE TYPE CHAM NOEU TEMP R OPERATION AFFE AFFE _F TOUT OUI NOM CMP TEMP C VALE 472 22 J Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster oc Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 19 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 Jo TEMPER CREA RESU OPERATION AFFE TYPE RESU EVOL THER NOM CHAM TEMP AFFE _F INST 0 0 CHAM GD TEM
40. nts TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 14 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 L affectation des chargements et des conditions aux limites sur un mod le m canique s effectue l aide de l op rateur AFFE CHAR MECA si les chargements et les conditions aux limites m caniques sur un syst me sont des valeurs r elles ne d pendant d aucun param tre ou bien AFFE CHAR MECA F si ces Valeurs sont fonctions de la position ou de l incr ment de chargement La documentation d utilisation d AFFE CHAR MECAetAFFE CHAR MECA F est U4 44 01 3 4 1 Liste des mot cl s facteurs d AFFE CHAR MECAetAFFE CHAR MECA F Les mot cl s facteurs disponibles pour ces deux op rateurs sont regroup s dans les deux tableaux suivants AFFE CHAR MECA TUYAU _3M But remarques et exemples TUYAU 6M DDL IMPO e But imposer des n uds ou des groupes de n uds une ou des valeurs de d placement Mode 0 gonflement et modes 1 3 pour TUYAU 3M modes 1 6 pour TUYAU 6M Exemple SDLL14 SSLL101 SSLX102 SSNL106 LIAISON DDL e But d finir une relation lin aire entre des degr s de libert de deux ou plusieurs n uds LIAISON OBLIQUE e But appliquer des n uds ou des groupes de n uds la m me valeur de d placement d finie composante par composante dans un rep re oblique quelconque LIAISON GROUP But d finir des relations lin aires entre certains degr s de
41. p no Manuel d utilisation Fascicule u2 02 El ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster Fu Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU_ Date 24 10 2012 Page 12 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 extr mit du tuyau La g om trie est alors construite automatiquement pour tous les l ments connexes de TUYAU L intersection entre la direction de ce vecteur et la surface moyenne du coude d termine la trace de la g n ratrice sur cette section On appelle x y Z le tri dre direct associ cette section o x est le vecteur unitaire perpendiculaire la section transverse L intersection entre la section transverse et la droite issue du centre de cette section dirig e par Z est la trace d une g n ratrice repr sent e ci dessous Pour l ensemble des autres sections transverses le tri dre X Y Z est obtenu soit par rotation du tri dre x _ Yy _ Z _ dans le cas des parties coud es soit par translation du tri dre x _ y _ Z _ pour les parties droites de la tuyauterie Figure Repr sentation de la g n ratrice de r f rence L origine des D commune tous les l ments est d finie par rapport la trace de cette g n ratrice sur la section transverse L angle entre la trace de la g n ratrice et la position courante sur la section transverse est rep r e pa
42. pyleft fdl html Code Aster po Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU Date 24 10 2012 Page 15 27 Responsable Jean Luc FL JOU Cl U2 02 02 R vision 9960 AFFE CHAR MECA F TUYAU 3M Remarques TUYAU 6M DDL IMPO e Voir ci dessus LIAISON DDL Voir ci dessus LIAISON OBLIQUE Voir ci dessus LIAISON GROUP Voir ci dessus LIAISON UNIF Voir ci dessus LIAISON SOLIDE Voir ci dessus FORCE POUTRE e Voir ci dessus FORCE NODALE e Voir ci dessus FORCE TUYAU e Voir ci dessus 3 4 2 Application d une pression interne mot cl FORCE TUYAU 3 4 3 Ce mot cl facteur est utilisable pour appliquer une pression interne sur des l ments tuyau d finis par une ou plusieurs mailles ou des groupes de mailles La pression est appliqu e au niveau du rayon interne comme en 3D La syntaxe pour appliquer ce chargement est rappel ci dessous AFFE CHAR MECA FORCE TUYAU F TOUT OUI MAILLE ma 1 maille GROUP MA lgma 1 gr maille PRES P R AFFE CHAR MECA F FORCE _ TUYAU F TOUT OUI MAILLE Ima 1 maille GROUP MA lgma 1 gr maille PRES pf fonction L op rande disponible est PRES p pf Valeur de la pression impos e r el ou fonction du temps ou de la g om trie p est positif suivant le sens contraire de la normale l l ment
43. r l angle d Le rep re local du tuyau droit et coud est ainsi d fini par l option ORIENTATION GENE TUYAU de la commande AFFE CARA ELEM qui permet de d finir le premier vecteur Z une extr mit Trace de la g n ratrice Surface moyenne Figure Rep re local de l l ment XYZ 3 2 3 Exemple d affectation de caract ristique Cet exemple est une tuyauterie comportant deux coudes probl me de Hoovgaard issu du test SSLL101C Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster sb Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU _ Date 24 10 2012 Page 13 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 Mod lisation TUYAU SEG3 10 Conditions aux limites Points C et H DDL de Poutre DX DY DZ DRX DRY DRZ 0 DDL de Coque Ulm Vim Wim 0 m 2 3 UOm VOm WOm 0 m 2 3 WII W01 WO 0 diam tre ext rieur du tuyau 0 185 m paisseur du tuyau 6 12 m rayon de courbure des coudes 0 922 m MODELE AFFE MODELE MATLLAGE MATLLAGE AFFE F TOUT OUl PHENOMENE MECANIQUE MODELISATION TUYAU 3M CARELEM AFFE CARA ELEM MODELE MODELE POUTRE
44. sant le mot cl LIAISON ELEM F OPTION COQ TUYAU de AFFE CHAR MECA e Tuyau 3D il permet de relier des l ments de bord TRIA3 QUAD4 TRIA6 de la partie 3D au n ud du tuyau raccorder Le raccord est utilisable en utilisant le mot cl LIAISON ELEM _F OPTION 3D TUYAU de AFFE CHAR MECA Figure 3 4 5 a Exemple de liaison entre un maillage COQUE _3D et TUYAU Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster Po Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU _ Date 24 10 2012 Page 17 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 Les cas qui testent les raccords sont pr sent s sur le tableau suivant NOM MODELISATION ELEMENT Remarques SSLX101B DKT MEDKQUA4 Liaison COQ TUYAU TUYAU METUSEG3 Tuyau droit mod lis en coques et Doc V V3 05 101 DIS TR POIL en poutres Ce test a pour objectif 3 4 6 de tester la liaison coque tuyau COQ TUYAU en pr sence de chargements unitaires traction flexion et de torsion SSLX102A DKT MEDKQU4 Liaison COQ TUYAU TUYAU METUSEG3 Tuyauterie coud e en flexion Doc V V3 05 102 MEDKQU4 METUSEG3 SSLX102F 3D HEXA20 Liaison 3D TUYAU TUYAU METUSEG3 Tuyauterie coud e en flexion Doc V V3 05 102 mod l
45. st SSLL106 Application de la pesanteur mot cl PESANTEUR AFFE CHAR MECA seulement Ce mot cl est utilis pour appliqu l effet de la pesanteur sur la tuyauterie AFFE CHAR MECA TUYAU _3M Remarques TUYAU 6M PESANTEUR g ap bp cp Acc l ration et direction de la pesanteur Exemple d utilisation de l op rande PESANTEUR POI PROP AFFE CHAR MECA MODELE MODELE PESANTEUR F GRAVITE 9 81 DIRECTION 0 0 1 Raccords coques tuyaux 3D tuyau et tuyaux poutres mot cl LIAISON ELEM Il s agit d tablir la liaison entre un n ud extr mit d un l ment de tuyau et un groupe de maille de bord d l ments de coques ou d l ments 3D Ceci permet de mailler une partie de la tuyauterie par exemple un coude en coques ou l ments 3D et le reste en tuyaux droits La formulation du raccord coques tuyaux et du raccord 3D Tuyau est pr sent e dans le document de r f rence R3 08 06 Ce raccord permet de transmettre le gauchissement et l ovalisation moyens du maillage coque ou 3D aux degr s de libert correspondant du tuyau Le raccord e Coque tuyau il permet de relier des l ments de bord SEG2 SEG3 de la partie coque au n ud du tuyau raccorder Ce raccord est actuellement r alisable pour des tuyaux dont la fibre neutre est perpendiculaire aux normales aux facettes des plaques ou des coques Le raccord est utilisable en utili
46. tils de post traitement externes Aster format RESULTAT et ASTER documentation U4 91 01 format CASTEM documentation U7 05 11 format ENSIGHT documentation U7 05 31 format IDEAS documentation U7 05 01 format MED documentation U7 05 21 ou format GMSH documentation Ux xx xx Actuellement cette proc dure permet d crire au choix eun maillage edes champs aux n uds de d placements de temp ratures de modes propres de modes statiques edes champs par l ments aux n uds ou aux points de GAUSS de contraintes d efforts g n ralis s de variables internes L l ment TUYAU tant trait de la m me mani re que les autres l ments finis nous renvoyons le lecteur aux notes d utilisation correspondant au format de sortie qu il souhaite utiliser Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster oak Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU Date 24 10 2012 Page 24 27 Responsable Jean Luc FLEJOU Cl U2 02 02 R vision 9960 6 Exemples Les tableaux suivant d crivent quelques cas tests utilisant l l ment TUYAU 6 1 Analyse statique lin aire SSLL101 Titre Probl me de Hovgaard Analyse statique d une tuyauterie tridimensionnelle comportant des coudes Documentation V V3 01 101 Mod lisations
47. ue l ovalisation est amortie Conditions limites mots cl s DDL _IMPO et LIAISON Le mot cl facteur DDL IMPO permet d imposer des n uds introduits par un au moins des mots cl s TOUT NOEUD GROUP NO MAILLE GROUP MA une ou plusieurs valeurs de d placement ou de certaines grandeurs associ es Suivant le nom de l op rateur appel les valeurs sont fournies directement AFFE CHAR MECA ou par l interm diaire d un concept fonction AFFE CHAR MECA F Les op randes disponibles pour DDL IMPO sont list s ci dessous DX DY DZ Blocage sur la composante de d placement en translation DRX DRY DRZ Blocage sur la composante de d placement en rotation Si les n uds sp cifi s appartiennent des l ments TUYAU 3M ces l ments ont 15 degr s de libert de coque U gauchissement V W ovalisation I in plane O out of plane Soit eUI2 VI2 WI2 UO2 VO2 WO2 degr s de libert li s au mode 2 eUI3 VI3 WI3 UO3 VO3 WO3 degr s de libert li s au mode 3 eWO WI1l1 WO1 degr s de libert de gonflement et mode 1 sur W Manuel d utilisation Fascicule u2 02 l ments de structure Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster Version default Titre Notice d utilisation des l ments TUYAU Responsable Jean Luc FLEJOU 3 5 Date 24 10 2012 Page 18 27 Cl U2 02 02 R vis
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