Analyse de la tenue sismique des grands réservoirs[...]
Contents
1. Eboulon 2 E11 Dboulon 0 026 Sboulon 3 14159 Dboulon Dboulon 4 kressort Eboulon Sboulon kpenal kressort 100 MATRES DEFI MATERIAU DIS CONTACT F RIGI NOR kpenal DIST i 005p DTS 2S Oe N On compl te l affectation mat riau avec ces l ments discrets sur le groupe de mailles RESSC CHMAT AFFE MATERIAU MAILLAGE MAILLA2 AFFE F GROUP MA VIROLE MATER MAA240 _F GROUP MA ANNET MATER MABID _F GROUP MA ANNEA MATER MAA240 _F GROUP MA RESSC MATER MATRES Les caract ristiques l mentaires des nouveaux l ments discrets sont d finies ainsi CARAELEM AFFE CARA ELEM MODELE MODELE DISCRET F GROUP MA RESSC REPERE LOCAL CARA K T D L VALE TOs y OLO OO a _F GROUP MA RESS REPERE LOCAL CARA K T D L VALE kressort 0 0 y 7 Les ressorts qui mod lisent les tirants GROUP MARI ESS ont bien la raideur quivalente kressort Il reste modifier les conditions aux limites en d placement pour les ancrages on n autorise que les d placements suivant la verticale des n uds de la face inf rieure de la bride basse n uds initialement e L op rateur STAT NON LIN n contact avec le sol F an2. U4 51 03 R5 03 01 voit aussi ses arguments impact s par l introduction du soul vement en base mot cl DIS CHOC pour le groupe de maille RESSC RESU STAT NON LINE MODELE MODELE MATER CHMAT COMP INCR F RELATION ELAS DEFORMATION GROT GDEP GROUP MA ANNEAU _F RELATION ELAS GROUP MA RESS _F RELATION DIS CHOC GROUP MA RESSC _F RELATION VMIS ISOT TRAC DEFORMATION GROT GDEP GROUP MA SURFO ANNEA SURFl TOURE Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster ou Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 13 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 3 5 Le reste du fichier de commande est inchang Utilisation du crit re de stabilit non lin aire On peut galement utiliser un crit re de stabilit bas sur la matrice tangente on a une instabilit si la matrice de raideur tangente devient singuli re soit si au moins une de ses valeurs propres s annule On r sout alors le probl me aux valeurs propres suivant crit en grands d placements criture en lagrangien avec le tenseur de d formation de Green Lagrange R7 05 01 Kr Al x 0e K x A1 x avec
3. EJ MATR ASSE F MATRICE CO RIGSTA OPTION RIGI_MECA 7 Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster Version default Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Responsable Nicolas GREFFET P4 MATRICE CO MASSTA Date 26 09 2013 Page 18 20 Cl U2 06 11 OPTION MASS MECA R vision 11591 La matrice de raideur assembl e tant singuli re cause du domaine fluide la formulation u p rend cette matrice singuli re fr quence nulle bib8 on modifie l g rement le probl me en consid rant la matrice de raideur K K eM RIGICOMB el qui n est plus singuli re on la nomme On peut par exemple prendre 0 001 comme ci dessous RIGICOMB COMB MATR ASSE COMB R F MATR ASSE RIGSTA COEF R 1 _F MATR ASSE MASSTA COEF R 0 001 On assemble ensuite le vecteur chargement F_0 second membre E 0 CALC VECT ELEM CARA ELEM CARAELEM CHAM MATER CHMAT OPTION CHAR MECA CHARGE CONDLIM PESA PRESSHYD F 0 ASSE VECTEUR VECT ELEM E 0 NUME DDL NUMSTA On peut alors r soudre le probl me de statique lin aire K U F6 en utilisa
4. K K K u K u K r Matrice de rigidit tangente K u Partie lin aire en u de la matrice K K u Partie quadratique en u de la matrice K Tr Matrice de raideur g om trique TT Tenseur de Piola Kirchhoff ZI I Matrice identit Valeur propre La documentation R7 05 01 pr sente ces analyses de stabilit plus en d tail La documentation U2 08 04 en pr sente l utilisation Remarques Lorsque les d placements sont petits on a simplement K n K o K et les matrices K et K peuvent tre n glig es L analyse lin aire au sens d Euler dans Code Aster ne permet pas de tenir compte de l aspect suiveur du champ de pression il faut obligatoirement passer la l approche pr sent e ici et bas eus rune r solution non lin aire Si l on veut se servir du crit re de stabilit il suffit de rajouter la ligne suivante parmi les arguments de STAT NON LINE U4 51 03 R5 03 01 CRIT STAB F NB FREQ 1 On cherche alors la premi re valeur propre de l op rateur global tangent de notre syst me Si au cours du calcul on observe que cette valeur propre diminue voire change de signe cela signifie que l on s est approch de la premi re charge critique et qu ensuite on l a m me d pass e Le nombre de valeurs propres d terminer peut tre impos par le mot cl NB FREO 3 par d faut Il est galement possible en utilisant la commande CHAR CRIT de choisir la bande dans laquel
5. _F CHARGE PRESESI FONC MULT FONCMUL TYPE CHARGE SUIV COMPORTEMENT F RELATION ELAS COQUE NCOU 1 DEFORMATION GROT GDEP GROUP MA SURF2 ANNEAU TFC2 _F RELATION VMIS ISOT TRAC COQUE NCOU 1 DEFORMATION GROT GDEP GROUP MA Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster M Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 9 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 C SURFO SURFl D INCREMENT F LIST INST L INSTI 3 3 Remarques sur les calculs et post traitements Dans l exemple pr sent ci dessus on utilise un algorithme de Newton on r sout avec l op rateur tangent global raideur r actualis chaque it ration Dans le cas o le probl me est bien pos suffisamment r gulier il est connu que ce type d algorithme offre la meilleure convergence Donc dans notre cas tant que l op rateur tangent global est bien d fini loin d tre singulier le calcul va bien se d rouler avec une convergence rapide Quand le niveau de charge impos va se rapprocher de la charge ultime la structure va alors devenir instable au sens du flambage R7 05 01 ce qui se traduit par la tendance de l op rateur tangent glo
6. 11 R vision 11591 2 2 Mat riaux employ s La t lerie est en acier inoxydable aust nitique A240 type 304L et la boulonnerie sera prise en compte comme tant en acier A42 Pour l acier A240 diff rentes lois lastoplastiques avec crouissage isotrope non lin aire sous forme de courbes de tractions sont propos es La d finition de l crouissage partir de courbes de tractions sans information sur la d charge est bien adapt e aux applications o le chargement est monotone croissant ce que l on va supposer dans notre cas cf 3 1 AS DEFI FONCTION NOM PARA EPSI VALE 0 00097 191820000 0 00116 221740000 0 00138 247020000 0 00167 267090000 0 00207 285920000 0 0029 304530000 7 0 00365 314300000 0 00468 322090000 PROL DROITE LINEAIRE PROL GAUCHE LINEAIRE MAA240 DEFI MATERIAU ELAS F E 1 98E11 NU 0 3 RHO 7900 TRACTION F SIGM A5 Cette relation de comportement est du type VMIS ISOT TRAC dans l op rateur de r solution non lin aire employ Le comportement plastique de la nuance A42 ne sera pas pris en compte pour commencer En effet la limite lastique est plus lev e que pour le 304L et les pi ces constitu es de ce mat riau sont plus massives ce qui engendre des niveaux de contraintes plus faibles L hypoth se de comportement purement lastique isot
7. FACE F GROUP MA FOND PLANCENT VNOR 0 0 Les effets de pesanteur sont pris en compte PESA AFFE CHAR MECA MODELE MODELE PESANTEUR F GRAVITE 9 81 DIRECTION 0 0 0 0 1 0 Cependant cette commande est insuffisante car dans la mod lisation u p p bib7 les effets de pesanteur dans le domaine fluide ne peuvent tre pris en compte Si on ne faisait rien de plus la pesanteur ne serait donc v ritablement impos e que sur la structure Pour approcher les effets de pesanteur du fluide sur la paroi on va imposer une pression hydrostatique quivalente mais qui ne peut tenir compte de la variation de hauteur du fluide au cours du calcul quand le ballottement va commencer PHZ DEFI FONCTION NOM PARA Z VERIF CROISSANT PH FORMULI CI NOM_PARA X Y Z VALE PHZ Z T PRESSHYD AFFE CHAR MECA F MODELE MODELE FORCE COQUE F GROUP MA VIROLE PRES PH PLAN INF Le s isme est impos comme tant un acc l rogramme fonction GASDM X1 impos en base suivant la direction X C est donc une sollicitation de type mono appui classique ACCELERX CALC FONCTION COMB F FONCTION GASDM X1 COEF 0 5 MULT X CALC CHAR SEISME MATR MASS MATMAS DIRECTION 1 0 0 0 0 0 APPUI OUI CH
8. ina 18 5 Biographies E 18 Manuel d utilisation Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Fascicule u2 06 Dynamique Code Aster MA Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 3 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 Introduction Cette documentation pr sente les diff rentes m thodologies num riques d velopp es pour simuler et analyser la tenue sismique de grands r servoirs m talliques Il s agit donc ici de pr senter la mise en uvre et l encha nement de divers op rateurs de Code Aster pour mener bien l tude de ce type de composants suivant diff rentes hypoth ses de mod lisation qui sont principalement dict es par des consid rations r glementaires Ces r servoirs qui sont des structures m talliques minces peuvent pr senter deux modes de ruine privil gi s rupture des ancrages ou flambage des viroles La premi re m thodologie est bas e sur une m thode r glementaire de type push over bib1 bib2 bib3 bib4 Le r servoir est soumis une pression interne impos e spatialement variable croissante La r solution se fait en quasi statique et le domaine fluide n est pas mod lis directement son influence sur la paroi est transcrite par un champ de pression impos particulier Les non lin arit s sont de type g om trique et comportementa
9. p nalisation n est pas num riquement probl matique comme en dynamique o cette technique peut engendrer des perturbations hautes fr quences li es la raideur de p nalisation De plus pour des l ments de structure on peut caler la raideur de p nalisation de mani re approcher au mieux la raideur de contact de la pi ce qui est en r alit massive Les autres m thodes sont cependant plus rigoureuses car elles n engendrent pas d interp n tration Pour l tude du d collement de la b che nous allons donc utiliser une m thode de p nalisation qui pr sente le meilleur rapport qualit de mod lisation co t de calcul sur notre cas pr cis tant donn e l option prise d obliger tous les n uds ne pouvoir se d placer que verticalement on peut profiter de cet appariement total pour se contenter d utiliser des l ments discrets pour le contact En effet il n est pas n cessaire de faire du r appariement et donc les mod lisations g n rales surfaciques ma tre esclave des zones de contact sont inutilement lourdes On va donc placer un tapis d l ments discrets de contact sous la frette basse On aura alors un l ment discret DIS T sur maille SEG2 sous chaque n ud d altitude 0 Si la solution calcul e s av re trop loign e de la solution de r f rence exp rimentale il sera n cessaire de quantifier l influence de la condition de d placement uniquement vertical Il suffira de relancer des calc
10. ARG SE AFFE CHAR MECA MODELE MODELE VECT ASSE MULT X La matrice de masse utilis e MATMAS est la matrice de masse du syst me coupl total Conditions initiales L tat initial du calcul transitoire doit correspondre l quilibre du syst me total lorsqu il n est pas soumis au s isme Cet tat d quilibre statique correspond donc au chargement de pesanteur et aux effets hydrostatiques Si l on commen ait le calcul dynamique avec un tat initial ne respectant pas cet quilibre alors cela g n rerait des oscillations de la solution transitoire puisqu elle ne serait pas initialement l quilibre le niveau sismique tant cependant alors nul On peut att nuer ces oscillations en ajoutant un amortissement structural grand et en attendant que la solution se stabilise avant d imposer le s isme mais cette technique est assez peu l gante Pour calculer cet tat initial statiquement quilibr on peut donc r soudre un probl me statique que l on suppose en plus lin aire d quilibre sous l action des forces de pesanteur et hydrostatiques Pour ce faire on calcule et assemble pr alablement les matrices globales K et M avec le chargement hydrostatique et la pesanteur ASSEMBLAGE MODELE MODELE CHAM MATER CHMAT CARA ELEM CARAELEM CHARGE CONDLIM PESA PRESSHYD NUME DDL CO NUMSTA SOLVEUR METHODE MULT_FRONT RENUM METIS
11. AU FLUIDE _F RHO 1000 0 CEL rt e par le groupe de mailles TFLUSTRU ERVOI est le support du mod le structure en coques volumiques E R 1500 0 que l on affectera au domaine fluide mod le massif et ses bords ainsi qu l interface TFLUSTRU et la surface libre SURFLIBR CHMAT AFFE MAT AFFE IBR MATER EAU y ERIAU MAILLAGE MAILLA2 _F GROUP MA FLUIDO FOND PLANCE T NT IFLUSTRU SURFL 4 3 Conditions aux limites Les conditions aux limites cin matiques portent sur l encastrement en base de r servoir SYMETRI2 sur les g n ratrices dans le plan vertical de sym trie SYMETRIE et sur la non p n tration vitesse normale nulle au fond du domaine fluide FOND ainsi que dans son plan vertical de sym trie PLANCENT CONDLIM AFFE CHAR MECA MODELE MODELE DDL IMPO F GROUP NO SYMETRIZ2 DX 0 0 DY 0 0 DZ 0 0 DRX 0 0 DRY 0 0 DRZ 0 0 _F GROUP NO SYMETRIE DY 0 0 DRX 0 0 DRZ 0 0 Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster efani Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 17 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 4 4 VITE
12. Code Aster A Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 1 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs m talliques R sum Ce document a pour objectif la description des diff rentes tapes mettre en uvre dans Code Aster pour r aliser la simulation num rique de la tenue au s isme de grands r servoirs m talliques Ces structures m talliques minces peuvent alors pr senter deux modes de ruine privil gi s rupture des ancrages ou flambage des viroles La premi re approche est bas e sur une m thode r glementaire de type push over On peut en compl ment utiliser un crit re de stabilit non lin aire cf documentation U2 08 04 et cas tests SSLL105 et SSNL126 La seconde approche est la mod lisation transitoire directe avec prise en compte compl te du domaine fluide au travers d une approche coupl e fluide structure en grands d placements mod lisation semblable celle du cas test FDNV100 On peut aussi coupler cette analyse transitoire une analyse de stabilit non lin aire comme le cas test FDNV100 le montre aussi Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster Version Titr
13. IROLE PRES PS2 PLAN INF Ces champs de pressions sont multipli s par une fonction croissante lin aire du temps FONCMUL DEFI FONCTION NOM PARA INST 0 0 T A a E La liaison avec le sol est consid r e ici comme tant compl te groupe de n uds BASE On d finit aussi les conditions de sym trie groupe de n uds SYMETRIE puisqu on ne maille qu un demi r servoir CONDLIM AFFE CHAR MECA MODELE MODELE DDL IMPO _F GROUP NO BASE DX ON Dole Dir De 0e DRX O0 DRY E ONE DRA NL _F GROUP NO SYMETRIE D S OCDE Oen DRA re nie 3 2 M thode de r solution quasi statique monotone non lin aire On veut r soudre un probl me d volution quasi statique non lin aire On va donc utiliser l op rateur STAT NON LINE U4 51 03 R5 03 01 Le chargement impos sera construit avec la pression PRESPS1 par exemple RESU STAT NON LINE MODELE MODELE CHA ATER CHMAT CARA ELEM CARAELEM EXCIT _F CHARGE CONDLIM TYPE CHARGE FIXE_CSTE _F CHARGE PESA TYPE CHARGE FIXE CSTE _F CHARGE PRESPH FONC MULT FONCMUL TYPE CHARGE SUIV p
14. LLE F GROUP MA R OPTION QUA UD NSQ PR PR LA T EF NO EF NU E 1 On peut alors d finir les mod les n cessaires au calcul coupl Date 26 09 2013 Page 16 20 Cl U2 06 11 R vision 11591 ESERVOIR D8 9 r a MODELE AFFE_MODELE MAILLAGE MAILLA2 INFO 1 VERIF MAILLE AFFE _F GROUP_MA SURFLIBR PHENOMENE MECANIQUE ODELISATION 2D FLUI PESA _F GROUP_MA FLUIDO FOND PLANCENT PHENOMENE MECANIQUE ODELISATION 3D FLUIDE _F GROUP MA IFLUSTRU PHENOMENE MECANIQUE ODELISATION FLUI STRU _F GROUP MA RESERVOI PHENOMENE MECANIQUE ODELISATION COQUE 3D Le groupe de mailles SURFLIBR mailles de bord du domaine fluide situ es sur sa face sup rieure porte un mod le de surface libre R4 02 04 22 FLUID PESA Les groupes de mailles FLUIDO domaine fluide massif FOND mailles de bord de FLUIDO PLANCENT mailles de bord de FLUIDO d finissant le plan de sym trie d finissant le fond et d finissent le domaine fl L interface fluide structure FLUI STRU est po Enfin le maillage du r servoir R COQUE 3D uide total 3D_FLUIDE ES On d finit aussi le mat riau compressible fluide EAU D EFI MATERI
15. MENT NEWTON F REAC INCR 1 MATRICE TANGENTE REAC ITER 1 SOLVEUR F STOP SINGULIER NON CONVERGENCE F RESI GLOB RELA 1 e 05 ITER GLOB MAXI 20 ARRET OUI Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster E Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 19 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 4 6 ARCHIVAGE F LIST INST LARCH La r solution se fait en lagrangien r actualis option DEFORMATION PETIT REAC car le domaine fluide est en petites perturbations sur chaque pas Il faut donc v rifier que le pas de temps est suffisamment petit pour que cette hypoth se soit v rifi e On utilise un sch ma d int gration en temps de type acc l ration moyenne modifi e SCHEMA HHT ALPHA 0 1 avec amortissement num rique afin de stabiliser la solution et de faciliter la convergence Le cas test FONV100 V8 03 100 pr sente le calcul d une cuve rectangulaire pleine d eau avec une paroi souple La mod lisation mise en uvre est tr s proche de celle utilis e ici pour les grands r servoirs Utilisation du crit re de stabilit non lin aire On peut galement utiliser un crit re de stabilit tout comme en quasi statique La pr sence du fluide demande cependant quelques options sp cifiq
16. NOM PARA X Y Z VALE PIFZ Z COSTE X Y PIR FORMULE NOM PARA X Y Z VALE PIRZ Z COSTE X Y PV FORMULE NOM PARA X Y Z VALE PVZ Z PS1 FORMULE NOM PARA X Y Z VALE PIF X Y Z PIR X Y Z 0 4 PV X Y Z PS2 FORMULE NOM PARA X Y Z PIF X Y Z PIR X Y Z 0 4 PV X Y Z lt D ia t Il On peut alors d finir les chargement m caniques correspondants pesanteur et pressions suiveuses Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Ast oi ode _ASier default Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 8 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 PESA AFFE CHAR MECA MODELE MODELE PESANTEUR F GRAVITE 9 81 DIRECTION 0 0 0 0 1 0 PRESPH AFFE CHAR MECA F MODELE MODELE FORCE COQUE F GROUP MA VIROLE PRES PH PLAN INF PRESPSI AFFE CHAR MECA F MODELE MODELE FORCE COQUE F GROUP MA VIROLE Jar PRES PS1 PLAN INF T PRESPS2 AFFE CHAR MECA F MODELE MODELE FORCE COQUE F GROUP MA V
17. RIT_STAB qui sera d taill dans ce document Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster Fo Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 4 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 2 Pr sentation de la probl matique 2 1 G om trie de la structure Le probl me dans le cas d une b che type peut tre repr sent g om triquement ainsi bib2 5 7 m z Toitconiqu nominal Anneal 1 985 m 2 005 m 2 005 m Anneat 2 005 m 16 m f Niveaud eau max 15 7m 10 12 m NNS Syst med ancra ge Figure 2 1 a Repr sentation sch matique d une b che r elle La b che pr sent e est compos e de 8 viroles cylindriques d environ 2m de hauteur chacune qui sont soud es entres elles pour former la paroi cylindrique du r servoir L paisseur constante par virole va en d croissant quand on passe d une virole celle qui la surplombe Cette disposition particuli re permet d optimiser l paisseur des viroles en fonction de la pression hydrostatique exerc e par le fluide contenu et qui varie lin airement avec la profondeur tant donn es les tr s faibles paisseurs des viroles environ 4 5mm on choisit de mod liser les parois m talliques par des coques minces
18. TRU GROUP MA SURFO SURF1 SURF2 PREF MAILLE l On cr e donc un nouveau groupe de mailles TFLUSTRU Les n uds de ce maillage sont confondus avec ceux de la structure mais les mailles sont diff rentes Remarques La structure est maill e en l ments COQUE 3D dont le support g om trique est un quadrilat re 9 n uds Le n ud milieu pr sente la particularit de ne porter que des degr s de libert de rotation Si l on veut coupler un tel l ment avec un l ment massif de fluide on ne peut donc crire de condition cin matique de couplage pour ce n ud milieu puisqu il ne comporte pas de degr de libert de translation contrairement au n ud correspondant qui vient du domaine fluide et qui lui ne porte que des degr s de libert de translation Pour contourner ce probl me on ne va crire le couplage fluide structure que sur les n uds du maillage coque comportant les degr s de libert de translation les n uds sommets et les n uds milieux des ar tes des l ments Il faut donc avoir dans Code Aster le maillage structure ne comportant que des l ments quadrilat res 8 n uds ce sont bien les n uds sommets et les n uds milieux des ar tes sur lequel on d finit l interface Le maillage structure pour les COQUE 3D tant d fini seulement apr s partir de ce maillage en rajoutant les n uds milieux Le maillage fluide pour tre conforme avec l interface sera lui co
19. aut particuli rement tre vigilant la coh rence entre les axes des rep res et les caract ristiques mat riaux quand on est dans un cas orthotrope cas du renfort De m me pour ce renfort on peut se servir de l excentrement pour tenir compte de sa disposition r elle sur l ext rieur de la virole m tallique sa surface moyenne ne peut donc tre confondue avec celle de la virole le supportant CARAELEM AFFE CARA ELEM MODELE MODELE COQUE F GROUP MA SURFO EPAIS 7 13E 3 ANGL REP 0 90 A CIS 0 8333 COEF RIGI DRZ 1 E 05 EXCENTREMENT 0 INER ROTA OUI MODI METRIQUE OUI F GROUP MA ANNEAU COEF RIGI DRZ 1 E 05 EXCENTREMENT 0 i MODI METRIQUE OUI GROUP MA TFC2 EPAIS 1 1 72E 3 A A NGL_REP 0 90 SCIS 0 8333 EXCENTREMENT 4 425E 3 INER_ROTA OUI MODI METRIQUE OUI Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster default Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 6 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06
20. bal devenir singulier La perte de stabilit par point limite est en fait la perte d unicit de la solution soit donc la singularit de l op rateur de r solution Au voisinage du point limite l algorithme de Newton convergera moins bien d o la n cessit d imposer des incr ments de temps plus petits et une augmentation du nombre d it rations sur le r sidu en quilibre D une mani re g n rale plus l on va s approcher de la charge ultime plus le pas de temps devra tre petit Malgr cela les risques d arr t du calcul sur non convergence sont importants d o l obligation de mener le calcul suivant plusieurs poursuites successives Il est n anmoins possible d am liorer cette convergence en changeant en cours de calcul d algorithme et de basculer sur un quasi Newton Pour cela il suffit de r soudre sur l op rateur tangent que l on ne r actualise qu chaque pas entre deux it ration on garde le m me et si cela est insuffisant on peut alors r soudre avec l op rateur lastique qui lui ne peut devenir singulier Ce choix renforce la robustesse de l algorithme en termes de convergence mais il augmente parfois consid rablement le nombre d it rations et ou de pas n cessaires pour obtenir la solution Pour notre type d tude on peut distinguer deux types de quantit s d int r t pour le post traitement D une part une grandeur apte traduire le flambement de la structure et donc faire appara t
21. e Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page joereur Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 Table des Mati res LR I ete L PTE HOM irisi iaae a a te 3 2 Presentatiom delaproblematig e cinarita ianiai iaa a ae aai 4 2 1 Geometrie dela SMOC Easca aiii ida a a a a a ea aa etaa 4 2e Ka a OO aana 6 3 Approche q asistatigue PUS OVET imaeniiniiiiiiiainiainnai iaaaaeiaaa nntenn amont abonner etatutsensentes T7 SCONES NOSE S a nn nn le lits nee T 3 2 M thode de r solution quasi statique monotone non lin aire ss 8 3 3 Remarques sur les calculs et post traitements 9 3 4 Mod lisation fine des ancrages SOUlSVeMENT 222 aea dns un nn tuent neue 9 3 5 Utilisation du crit re de stabilit non lin aire 12 3 0 Pilotage du Chargement ces 22 2 etat da mon ne enr ae Mt Label RAP une etant 13 4 Approche transitoire CONPIS Een nn men indien debat etat tan apres en Man tephte niet faim mn adaa 13 4 1 Probleme de T TONCS ne nbunna nana a aa rehent has terne aai d E aE ei n es 13 4 2 Mod lisation coupl e fluide structure dans Code_Aster ss 14 4S Conditions AUK MNE Siri Ron danse tee ar aan 15 4 4 Conditions initiales 2532000 naar obesatmimen ioia etat ee ane amant tn eai a 16 A S RESONON ANSTO Oanei atia aiaa a a aaa e le hante nie 17 4 6 Utilisation du crit re de stabilit non lin aire
22. ge ultime ou afin de pouvoir d passer ce point critique il peut tre judicieux de ne plus se placer en chargement impos pour privil gier un pilotage en d placement ou un pilotage par longueur d arc son usage pour le post critique est bri vement rappel dans la documentation U2 08 041 Le pilotage ne peut tre utilis avec le contact U4 51 03 Approche transitoire coupl e Probl me de r f rence On sort ici du cadre r glementaire et l on va exploiter toutes les possibilit s de mod lisation offertes par Code Aster Le mod le du r servoir lui m me reste inchang coques volumiques lastoplastiques En revanche on va repr senter le domaine fluide par un maillage massif De plus la r solution se fera en dynamique transitoire avec l op rateur DYNA NON LINE U4 53 01 R5 05 05 la sollicitation externe tant du type sismique Le domaine fluide est mod lis en acoustique lin aire barotrope compressible non visqueux et avec surface libre Le probl me coupl fluide structure est r solu dans Code Aster par une formulation sym trique u p p R4 02 02 bib7 en criture lagrangienne r actualis e Le chargement est du type acc l rogramme impos en base de b che Le probl me discr tis se pr sente alors ainsi bib6 RSS NSSSRRSSSNRNRNE UE SSSSSS SSSSSS SSSSS VASSIS vec le domaine fluide et la structure Eu Fi
23. gure 4 1 a Maillage comple Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster ou Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 15 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 4 2 Mod lisation coupl e fluide structure dans Code Aster Afin de pouvoir mener un calcul coupl par formulation u p q bib7 dans Code Aster avec surfaces libres et glissement l interface non adh rence entre le fluide non visqueux et la paroi interne du r servoir il faut respecter une certaine construction du maillage et des mod les correspondants On doit donc d finir le maillage fluide le maillage structure et l interface fluide structure Dans le mailleur on g n re donc deux maillages distincts mailles diff rentes mais n uds communs pour le domaine fluide et la structure Pour des raisons pratiques il peut tre plus simple de g n rer les mailles distinctes s par ment donc avec des n uds d doubl s et ensuite d liminer ces n uds doubles pour ne plus avoir que des n uds simples Ensuite dans Code Aster on va g n rer le maillage support de l interface comme suit partir des groupes de mailles SURFO SURF1 et SURF2 qui sont les viroles du r servoir MAILLAO CREA MAILLAGE MAILLAGE MAILLAI CREA GROUP MA F NOM IFLUS
24. le plasticit Au cours du calcul incr mental on fait cro tre cette pression jusqu obtenir la charge ultime qui correspond au flambage de la structure on peut utiliser le mot cl CRIT_STAB de STAT_NON_LINE pour une analyse de stabilit non lin aire Afin de mod liser plus finement les ancrages on peut introduire le soul vement au niveau des ancrages boulonn s avec le sol bib5 On peut aussi augmenter la tenue m canique au flambage en rajoutant un renfort en fibre de carbone sur les viroles Sa mod lisation est pr sent e dans ce document La seconde approche est la mod lisation transitoire directe avec prise en compte compl te du domaine fluide au travers d une approche coupl e fluide structure en grands d placements bib6 Cette mod lisation plus fine que la pr c dente vient compl ter les approches r glementaires en particulier en permettant de mieux cerner les limites de leur domaine de validit principalement vis vis des grandes non lin arit s globales comme les grands d placements Cependant l usage pratique de ces approches transitoires est limit par le surco t num rique qu elles induisent rapport de l ordre de 10 Il est possible de combiner l approche transitoire une analyse de stabilit non lin aire via l utilisation du mot cl CRIT_STAB de DYNA_NON_LINE Contrairement aux calculs quasi statiques les particularit s du mod le fluide structure n cessite un traitement particulier dans C
25. le il faut chercher ces valeurs propres de 10 10 par d faut Remarque L indication d une bande de fr quence est utile surtout pour des calculs en petites perturbations o un test de Sturm est effectu pour la bande de fr quences fournie On peut ainsi gagner du temps en ne calculant les valeurs propres que s il y en a dans la bande indiqu e Le test de Sturm n est pas fait en grandes d formations et les valeurs propres sont calcul es chaque pas de temps Le mode de flambement ainsi que les valeurs propres d termin s peuvent tre r cup r s en utilisant la commande IMPR RESU IMPR RESU MODELE MODELE FORMAT RESULTAT RESU F RESULTAT RESU Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster or Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 14 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 3 6 NOM PARA CHAR CRIT MODE FLAMB Le cas test SSLL105 V3 01 105 propose un exemple d utilisation de ce crit re de stabilit pour un cas lin aire et le cas test SSNL126 V6 02 126 pour un cas non lin aire poutre lastoplastique Pilotage du chargement Afin de faciliter la convergence du calcul incr mental lorsque l on est proche du niveau de char
26. mparaison avec les essais Freyssinet Note EDF R amp D HT 62 03 009 A 4 N GREFFET Etude prototype de r servoirs m talliques au s isme Analyse de stabilit non lin aire Actes du VI Colloque national AFPS vol Il p 225 232 1 3 juillet 2003 5 N GREFFET Mod lisation du d collement pour la simulation d une b che sous chargement sismique r glementaire Note EDF R amp D HT 62 04 026 A 6 N GREFFET nstabilit non lin aire de grands r servoirs sous s isme De l approche r glementaire vers le transitoire coupl fluide structure Actes du 7 Colloque National en Calcul des Structures Vol 1 p 265 270 Giens 17 20 Mai 2005 7 H J P Morand R Ohayon Interactions fluides structures Editions Masson 1992 Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster Ho Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 20 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 8 N Greffet Voies d am lioration de la formulation coupl e fluide structure dans Code Aster Note EDF R amp D HT 62 02 023 A Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html
27. mpos de parall l pip des 20 n uds En outre m me si lon utilisait un maillage structure avec des l ments de coque dont le support g om trique serait un quadrilat re 9 n uds et o tous les n uds m me le central portaient des degr s de libert de translation le couplage fluide structure pourrait poser un probl me En effet le maillage fluide massif conforme devrait tre r alis avec des l ments massifs parall l pip diques 27 n uds Or certains mailleurs n offrent pas ce type d l ments complets qui sont assez peu employ s en calcul de structure contrairement aux l ments quadratiques classiques que sont les parall l pip des 20 n uds Une fois la d finition de l interface qui est donc maill e en l ments quadrilat res 8 n uds qui sont quivalents aux faces des l ments massifs employ s pour le domaine fluide l ments parall l pip de 20 n uds on peut donc faire la modification du maillage structure groupe de mailles RESERVOI en l ments 9 n uds support g om trique des COQUE 3D Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster Version default Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Responsable Nicolas GREFFET MATLLA2 CREA MAILL AGE MAILLAGE MAILLAO1 MODI MAI
28. nt par exemple une factorisation de type LDL RIGICOMB DE E PO R ESO UDR Le champ solution D FACTORISER reuse RIGICO STOP _ SINGULI E MATR_FACT RIGICOMB B MATR ASSE RIGICOM ER NON CHAM NO F_0 B EPO sera donc l tat initial du calcul dynamique transitoire qui suit 4 5 R solution transitoire On utilise l op rateur DYNA NON LINE U4 53 01 R5 05 05 comme suit RESU DYNA NON LINE MODELE MODELE CHAM MATER CHMAT CARA ELEM CARAELEM EXCIT F CHARGE CONDLIM _F CHARGE PESA _F CHARGE PRESSHYD FONC MULT FONCMULO TYPE CHARGE SUIV _F CHARGE CHARG SE FONC MULT ACCELERX COMPORTEMENT F RELATION ELAS DEFORMATION PETIT REAC GROUP MA FLUIDO FOND PLANCENT IFLUSTRU SURFLIBR _F RELATION ELAS DEFORMATION PETIT REAC GROUP MA ANNEAU _F RELATION VMIS ISOT TRAC DEFORMATION PETIT REAC GROUP MA SURFO SURF1 SURF2 SURF3 r ETAT INIT F INST ETAT INIT 0 0 DEPL DEPO INCREMENT F LIST INST LINST SCHEMA TEMPS F SCHEMA HHT ALPHA 0 1 FORMULATION DEPLACE
29. re la charge ultime Pour cela on peut tracer le niveau de pression coefficient multiplicateur fonction du d placement d un point situ au sommet du r servoir l extr mit de la g n ratrice la plus soumise de la compression D autre part un indicateur plus local de l apparition de la plasticit l iso valeur de la d formation plastique cumul e chaque instant de calcul Ces deux post traitements ne pr sentent aucune difficult particuli re dans Code Aster Les mod les l ments finis mis en uvre comportaient entre 55000 et 110000 degr s de libert Ces mod les se basaient sur une repr sentation simplifi e des ancrages la g om trie des renforts et goussets est maill e finement mais le boulonnement n est pas pr sent et il est remplac par une condition d encastrement sur tous les n uds d altitude Om Une mod lisation plus r aliste des ancrages avec d collement aurait donc entra n une taille de probl me global sensiblement plus grande La m thodologie de calcul pr sent e ici dont l objectif est d tudier la r ponse quasi statique en flambage R7 05 01 d un r servoir est tr s proche du cadre de la notice de calcul au flambage U2 08 04 Cette documentation pr sente les analyses de stabilit lin aire au sens d Euler et la mise au point d un calcul non lin aire de type push over pour obtenir la charge ultime 3 4 Mod lisation fine des ancrages soul vement Le type de r ser
30. rope est donc admissible pour le mat riau correspondant nomm MAA42 Dans le cas o l on rajoute un renfort en tissu de fibres de carbone TFC on le mod lise par un mat riau lastique orthotrope le seuil de plasticit n est jamais atteint pour nos chargements MATFC DEFI MATERIAU ELAS ORTH F E L 1 E10 E T 1 E12 G LT 3 E9 NU LT 0 3 RHO 2500 Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Ast nn oae _ASier default Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 7 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 3 Approche quasi statique push over 3 1 Chargements impos s Le chargement impos est d origine r glementaire EC 8 quasi statique bib1 On repr sente les effets d un s isme sur la structure par un champ de pression variable impos sur la face interne des viroles La valeur en chaque point est fonction de la coordonn e courante et cro t lin airement avec le temps Cette volution monotone en temps est caract ristique des m thodes dites push over au sens EC 8 dont l objectif est de simuler par un calcul quasi statique la r ponse une sollicitation sismique et donc de nature physique dynamique transitoire Les effets dynamiques comme l inertie et les effo
31. rts g n r s par le fluide en ballottement sont remplac s par cette distribution de pression impos e Le probl me traiter ne fait intervenir qu une mod lisation de la structure sans mod lisation du domaine fluide Les m thodes push over ont bien videmment t construites et justifi es en faisant des hypoth ses fortes de lin arisation du probl me petits d placements comportement lastique flambement d Euler Ci dessous sont donn es les d finitions des champs de pressions impos s bib2 DEFINITION DES CHAMPS DE PRESSION PA PH Z PRESSION HYDROSTATIQUE PIF Z TETA PRESSION IMPULSIVE FLEXIBLE PIR Z TETA PRESSION IMPULSIVE RIGIDE PV Z PRESSION VERTICALE PIF Z TETA PIF Z COS TETA PIR Z TETA PIR Z COS TETA P Z TETA PH Z INSTANT PIF Z TETA PIR Z TETA 0 4 PV Z PHZ DEFI FONCTION NOM PARA Z VERIF CROISSANT PIFZ DEFI FONCTION NOM PARA Z VERIF CROISSANT PIRZ DEFI FONCTION NOM PARA Z VERIF CROISSANT PVZ DEFI FONCTION NOM PARA Z VERIF CROISSANT 0 RAA PRESSION TOTALE P Z TETA PH Z INSTANT PIF Z TETA PIR Z TETA 0 4 PV Z COSTE FORMULE NOM PARA X Y VALE X SORT X X Y Y PH FORMULE NOM PARA X Y Z VALE PHZ Z PIF FORMULE
32. ues En effet la matrice de raideur assembl e globale du probl me coupl fluide structure est intrins quement singuli re confer documentation R4 02 02 au niveau des degr s de libert fluides Il convient donc d exclure ces degr s de libert de l analyse de stabilit mais aussi de modifier la matrice de raideur ainsi que la matrice de raideur g om trique quand elle est utilis e Pour cela il faut renseigner les mot cl s suivants sous CRIT_ STAB e MODI_RIGI OUI e DDL_ EXCLUS PHI PRES DH La liste des degr s de libert exclus doit comporter tous les types de degr s de libert li s au mod le fluide dans l exemple du cas test FDNV100 on a donc le potentiel PHI la pression PRES et le d placement vertical au niveau de la surface libre DH Si l on ne fait pas ce traitement alors l appel CRIT_STAB Va planter pour cause de matrice singuli re et aucune strat gie de d calage ne saurait surmonter cela En quasi statique ce probl me ne se pose pas car la mod lisation fluide structure coupl e n a alors pas de sens Bibliographie _ S Goubet Conception v rification sismique des grands r servoirs fond plat Note EDF SEPTEN ENGSDS030109 2 N Greffet A Assire J Pigat J M Proix Etude prototype de r servoirs m talliques au s isme Analyse de stabilit non lin aire Note EDF R amp D HT 62 02 011 B 3 N GREFFET Etude num rique d une maquette de b che co
33. uls sans cette hypoth se cin matique avec si les d placements horizontaux sont grands une m thode de gestion du contact avec r appariement des n uds des surfaces concern es Remarques Rigoureusement il faudrait doter tous les n uds de la virole de base d un l ment discret de contact Or si l on utilise des l ments de type COQUE 3D pour les frettes on ne peut placer d l ment de contact au niveau des n uds au centre des l ments En effet ce n ud pr sente la particularit de ne porter que des degr s de libert de type rotation La condition de contact qui porte sur le d placement normal la face ne peut donc tre exprim e en ces n uds Les l ments de contact ainsi que la condition cin matique de d placement vertical des n uds de base ne doivent donc tre port es que par les n uds sommets ou milieux des ar tes La mod lisation du contact par l ments discrets permet dans Code Aster de d finir directement la pr charge de ces l ments On peut ainsi repr senter la pr contrainte des tirants sans avoir pr d former ces l ments comme on devrait le faire si l on avait choisi une autre mod lisation du contact s appuyant sur les surfaces en vis vis Ci dessous nous pr sentons la position des l ments discrets de contact p nalis en gris clair et des 9 ressorts mod lisant les tirants en noir Le renforcement en base de virole est indiqu en pointill s Manuel d
34. utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Co d e A ster Version default Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 11 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 iise L Figure 3 4 a Disposition des l ments discrets pour la liaison avec la dalle Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fal html Code Aster Version default Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Responsable Nicolas GREFFET Date 26 09 2013 Page 12 20 Cl U2 06 11 Ces l ments discrets pour les ancrages sont group s dans 2 groupes de mailles R S RI On introduit donc un mat riau suppl mentaire MATRI ESSC l ments de contact en gris clair un l ment sS EG2 ESS tirants en noir 9 ressorts par l ments sS EG2 R vision 11591 EG2 par n ud de la bride basse soit 57 ES qui correspond aux l ments de contact et qui permet de prendre en compte la pr contrainte par le serrage des crous sur les tirants on d finit aussi la distance associ e la hauteur entre brides avec DIST_1 et DIST 2
35. voirs tudi s ici sont boulonn s au sol bib5 Ces boulons ou tirants traversent des brides renforc es soud es en base de virole Pour plus de rapidit de calcul nous pr sentons par la suite la m thode mise en uvre sur un maillage simplifi mais avec des ancrages r alistes le r servoir est fix au sol par 18 tirants Dans Code Aster plusieurs mod lisations du contact sont disponibles Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Code Aster Fo Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 10 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 La mod lisation de la g om trie de la zone de contact peut tre surfacique probl me 3D lin ique probl me 2D ou constitu e d l ments discrets mot cl s DIS CHOC dans STAT NON LINE et DIS CONTACT pour la loi mat riau Le contact lui m me peut tre trait soit de fa on nodale par p nalisation ou par la m thode des lagrangiens avec contraintes actives ou non soit de fa on continue par la m thode des lagrangiens augment s La m thode la plus simple dans cette configuration d tude est celle de la p nalisation qui dans ce cas pr sente aussi l avantage de pouvoir tenir compte du r le du joint d tanch it sans avoir le mailler s par ment Pour un calcul quasi statique la
36. volumiques COQUE 3D Ces l ments ont pour support g om trique un quadrilat re 9 n uds Certains mailleurs ne savent pas g n rer ce type d l ment mais proposent des maillages avec des quadrilat res 8 n uds plus classiques On vient donc d finir les n uds milieux dans Code Aster par la commande suivante MAILLA2 CREA MAILLAGE MAILLAGE MAILLAO1 MODI MAILLE F GROUP MA RESERVOIR OPTION QUAD8 9 PREF NOEUD NSQ PREF NUME 1 Manuel d utilisation Fascicule u2 06 Dynamique Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Ast ah oae _ASier default Titre Analyse de la tenue sismique des grands r servoirs Date 26 09 2013 Page 5 20 Responsable Nicolas GREFFET Cl U2 06 11 R vision 11591 On s assure ensuite que les normales sont correctement orient es MAILLA2 MODI MAILLAGE reuse MAILLA2 MAILLAGE MAILLA2 ORIE NORM COQUE F GROUP MA VIROLE TFC2 VECT_NORM 0 1 0 GROUP NO OY MODELE MODELEO INFO A yon On peut alors d finir le mod le MODELE d finitif bas sur les coques volumiques On d finit les caract ristiques g om triques propres aux l ments de structures employ s COQUE 3D Virole par virole on donne les paisseurs et l orientation des rep res Il f
Download Pdf Manuals
Related Search