UTILITAIRE DE POST TRAITEMENT POUR
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1. LCP C Laboratoire Central Transports des Ponts et Chauss es Qu b ec Direction du Laboratoire des Chauss es qe recnercne au c ur aes reseaux UTILITAIRE DE POST TRAITEMENT POUR VISCOROUTE MANUEL D UTILISATION Op ration de recherche 11P063 Outils avanc s de calcul et de dimensionnement des structures de chauss es Par Denis ST LAURENT ing Division Structures et Mat riaux pour les Infrastructures de Transport SMIT Le 4 ao t 2008 LCPC Etablissement Public national caract re Scientifique et Technologique Paris 58 boulevard Lefebvre 75732 Paris cedex 15 Nantes Route de Bouaye BP 4129 44341 Bouguenais cedex Marne la Vall e LMSGC Cit Descartes Parc Club de la Haute Maison 2 all e Kepler 77420 Champs sur Marne Satory LIVIC Batiment 140 13 route de la Mini re Satory 78000 Versailles Internet www lcpc fr TABLE DES MATI RES TO Luet EE 1 1 1 Contexte d AppiCatiON sistema nn EEEE EE E see tale sde ese rte 1 2 0 Installer F application ses Mina Matin More matt sn tn al ner eos 2 3 0 Lancer l application gereegelt e 3 4 0 Utiliser applicationi eege e era EES 4 4L Directives EE 5 4 2 Figure MU IHChAMPS 5er Ti E a PA re Mn es E REE 6 4 3 Figures dans l plan PAQ zier ai a e TEE E AEE ia 8 5 0 Misesen EE 9 6 0 Biblho gr phie nn sr iria ia Ei ENa nan in EEN 10 1 0 Introduction Le logiciel VISCOROUTE Duhamel et al 2005 permet de calculer de mani re semi analytiqu2. C est ce qui permet de bien trier les champs Tous les fichiers r sultats res requis pour ces graphiques doivent videmment tre disponibles dans le r pertoire de travail Ces fichiers doivent aussi tre s lectionn s en tant que fichiers inclure dans le post traitement Les courbes correspondantes un fichier absent ou non s lectionn ne peuvent pas tre trac es Une fen tre Figure 5 demandera de choisir les fichiers manuellement si la case du masque de s lection est vide On peut choisir plusieurs fichiers en maintenant la touche CTRL enfonc e Regarder dans e Data z 2 a V roule_P035 dat E roule_P035_5 x res Mes documents E roule_P035_5XY res r cents D E roule_PO3S_SXZ res L J E roule_P035_5YY res D E roule_P035_5YZ res Bureau D E roule_PO3S_SZZ res y roule_PO35_SXY res Y roule_PO35_SXZ res Mes documents D y roule_P035_SYZ res D Y roule_PO35_52ZZ res Poste de travail Favoris r seau Nom du fichier mue POR Err weg aale PUE Si Y Fichiers de type an Files v Annuler Figure 5 S lection manuelle des r sultats inclure dans un graphe multichamps Requis uniquement lorsque le masque de s lection est vide Le masque de s lection permet d viter cette fen tre de s lection manuelle Pour l exemple illustr sur la Figure 1 le masque res va retenir toutes les variantes de calcul et filtrer les champs qu il a besoin On pourrait e
3. r sultats m me si VISCOROUTE a echou son integration num rique l utilisateur doit v rifier ses r sultats Le r pertoire principal contient des exemples de scripts de donn es autoex cutables incluant Pr et Post traitement language Python Dimensions en m tres Figure 1 Fen tre de dialogue de l application 4 0 Utiliser l application Une valeur par d faut est inscrite dans chacun des champs de saisie dans l intention d aider l utilisateur Un jeu de r sultats permet d ex cuter directement ce cas de d monstration pour v rifier le fonctionnement de l outil Figure 2 et Figure 3 On peut ais ment liminer ou changer les valeurs par d faut dans le code source en fonction de ses pr f rences Certaines instructions sont inscrites dans la bo te de texte en bas de l application et plus d informations sont donn es dans ce qui suit Il s agit d un utilitaire de post traitement uniquement Cela sous entends que tous les fichiers r sultats res de VISCOROUTE requis pour le post traitement ont t calcul s et sauvegard s au pr alable L application permet alors de tracer une figure multichamps ou une figure dans le plan pq sxx MPa sxy MPa Elastique Visco lastique Contraintes 0 0 0 0 0 1 0 1 0 2 T 0 2 Z 0 3 N 0 3 oa 0 4 0 5 0 5 0 6F 1 0 0 5 00 05 10 xie
4. 3 xie 3 1 0 0 15 1 0 0 10 0 5 0 5 0 05 T T D a 0 0 Z 0 00 ZS 0 0 N N x gt 0 05 K 0 5 0 5 0 10 1 0 Za 1 0 1 0 0 5 00 05 10 1 0 0 5 0 5 1 0 1 0 0 5 00 05 10 0 0 x m y 0 0 z 0 035 Figure 2 D monstration de la figure multichamps Contraintes z 0 035 Elastique Visco lastique p MPa Figure 3 D monstration du diagramme PQ 4 1 Directives g n rales Les instructions qui suivent se r f rent dans l ordre aux cases et boutons de l cran illustr la Figure 1 Dans tous les cas de post traitement on doit d finir au pr alable les directives g n rales c est dire O O Le r pertoire o se trouvent les fichiers r sultats de VISCOROUTE Les figures r alis es par le post traitement seront sauvegard es dans ce m me r pertoire Il est recommand de s lectionner ce r pertoire avec le bouton Parcourir Le nom du fichier de sauvegarde de la figure qui sera trac e Il s agit d un fichier photo de type png reconnu par la plupart des logiciels de mise en page ou de graphisme Un fichier texte extension txt est aussi cr pour chaque courbe en vue de faciliter limportation de donn es dans un chiffrier de style Excel Il faut noter que la figure appara t aussi l cran en mode interactif Cette fen tre permet alors d ajuster le cadrage et de sauvegarder nouveau Figure 4 Le titre de la figure Les ti
5. ations de Viscoroute l tude des chauss es souples Stage de MASTER PRO 2 me ann e analyse num rique de l Universit de Nantes f vrier juin 2005 e Sayegh G 1963 Variation des modules de quelques bitumes purs et b tons bitumineux Conf rence au Groupe Fran ais de Rh ologie 51 74 e Senti A Chabot A 2007 Post traitement Shannon des courbes Viscoroute v1 diffusable programmation SCILAB e Senti A 2007 Application et d veloppement du logiciel ViscoRoute v2 pour l tude des multicharges sur chauss es bitumineuses Rapport de stage de Master 2 G nie m canique LCPC Universit d Evry 10
6. e les champs de sollicitation dans une chauss e compos e de mat riaux visco lastiques mod le de Huet Sayegh 1963 et soumise au passage d une charge roulante Les champs de sollicitation comprennent les contraintes d formations et d placements ainsi que la cin tique des d placements en terme de vitesse et d acc l ration On assume l hypoth se d un r gime permanent ce qui permet d viter l introduction d un pas de temps en transposant le probl me dans le rep re de la charge roulante x X V t L algorithme de calcul s appuie sur une formulation r solue dans l espace fr quentiel de Fourier partir des r sultats de la th se de Nguyen 2002 et du d veloppement math matique de Chabot 2000 1 1 Contexte d application La solution finale dans VISCOROUTE s obtient par une double transform e inverse de Fourier ce qui implique l tablissement d un maillage bidimensionel dans un plan horizontal situ la profondeur de calcul donn e L tendue et la finesse de ce maillage sont d finies ind pendamment de l utilisateur par le biais de crit res de tol rance num rique bas s sur le taux de convergence de l int grale de la solution obtenue a priori dans le domaine des nombres d ondes Ce maillage peut varier selon la profondeur de calcul ou selon le champs choisi et les fichiers de r sultats comportent en g n ral trop de colonnes pour tre lus dans un chiffrier classique comme Excel La lecture des r s
7. en double cliquant dessus Cette application a recours au fichier Vrp py situ dans le m me r pertoire http python org http www scipy org http numpy scipy org http matplotlib sourceforge net 5 Pour la derni re version voir chez http code enthought com Cliquer sur Enthought Python Distribution gt download gt Academic version gratuite 3 0 Lancer l application Une fois que tout est install il suffit de double cliquer sur le fichier vrpGUI py ou d entrer la commande suivante dans un terminal python lt chemin du r pertoire gt vrpGUL py Ceci devrait faire appara tre la fen tre suivante Post traitement pour VISCOROUTE Trac s horizontaux DER DIRECTIVES GENERALES D PostTraitevISCOROUTE Data Parcourir Nom du fichier Bonjour png Titre de la figure Contraintes Titres de l gende Elastique Visco lastique Styles de tra age IS r b r boro k m Aue P Position fo Rayon de la charge o1 17 FIGURE MULTICH MPS Masque de s lection p res facultatif pour choisir les fichiers ez Champs SKK SYY SZZ SKY SKZ SUZ Tracer FIGURES DANS LE PLAN PQ Prefixes E roule V roule DUU Ges Cotes Z 0 035 Le r pertoire de travail doit contenir tous les fichiers RES Attention l ordonnancement de la l gende pour la figure multichamps Il est recommand d en v rifier la correspondance avec un graphe de r f rence monocourbe Cet utilitaire affiche les
8. igures visent l tude du risque d orni rage de la structure Tous les fichiers r sultats Tess requis pour ces graphiques doivent videmment tre disponibles dans le r pertoire de travail On doit donc retrouver les six champs de contraintes avec les noms de fichiers se terminant par _SXX res _SYY res _SZZ res _SXY res _SXZ res et _SYZ res La fonction se charge de regrouper les fichiers comportant le m me nom de d but de fichier pour chaque courbe calculer L interpolation est faite avec l algorithme de Nyquist Shanon pour uniformiser les maillages avant de calculer les invariants p et q La case des pr fixes doit contenir l num ration des d buts de noms de fichiers correspondant aux titres de la l gende Une figure sera trac e pour chaque cote Z indiqu e 1 EE p SE 5 0 Mises en garde Le pr sent outil est un utilitaire d di la recherche con u en supposant que l utilisateur comprends et v rifie l exploitation qu il en fait Il est recommand de v rifier les trac s avant de les utiliser Il faut par exemple noter que VISCOROUTE ne parvient pas toujours r soudre correctement la double transform e de Fourier en particulier pour le champ ezz ou pour les calculs pr s de la surface Il d bute avec un maillage grossier 128 x 128 l ments et double le nombre d l ments jusqu la satisfaction des crit res de tol rance Ceci peut conduire des fichiers de r sultats de plu
9. nstaller l application Le bon fonctionnement de cet utilitaire requiert l installation pr alable de PYTHON 24 ou 2 5 avec les librairies scientifiques additionnelles SCIPY NUMPY et MATPLOTLIB Il s agit d un langage et de librairies de programmation code source ouvert libre et gratuit Ce mat riel est soumis une licence de type BSD ce qui nous permet d en faire peu pr s ce que nous voulons Cette libert extr me explique aussi l existence de versions commerciales ce propos l installation du paquet ENTHOUGHT PYTHON repr sente une alternative comprenant tout le n cessaire dans un unique fichier d installation Bien que commerciale cette distribution est compatible et pr voit une version acad mique gratuite que nous avons d pos e en version WINDOWS dans R commun Informatique Logiciels Python epd 2 5 2001 windows_x86 msi Il faut noter que PYTHON est la base ind pendant du syst me d exploitation utilis WINDOWS GNU LINUX Les programmes crits pour cet environnement portent l extension py et peuvent s ouvrir directement avec n importe quel diteur de texte Notre script a t d pos dans le r pertoire R commun Informatique Logiciels Viscoroute PostTraiteVISCOROUTE Le fichier info txt fournit quelques indications d installation tandis que l application r side dans le fichier vrpGUI py qui constitue le programme principal ex cuter
10. ntrer V res si on ne voulait tracer que la variante visco lastique sachant qu on a adopt par convention de commencer les noms des fichiers de calcul visco lastique par la lettre V lors du pr traitement Il faudrait dans ce cas penser modifier la l gende en cons quence Le masque peut inclure autant de caract res a que n cessaire ce qui permet d accommoder des conventions de nommage relativement complexes par exemple on utiliserait V _P035_ res si le r pertoire de travail comprenait des fichiers r sultats sur plusieurs profondeurs d observation Mise en garde pour la l gende de la figure multichamps Lors du trac simultan de plusieurs courbes d un m me type de champ la m thode de tri utilis e ne permet pas d assurer la correspondance entre la l gende affich e et la signification r elle des diff rentes courbes Les fichiers choisis avec le masque de s lection sont en principe tri s de fa on alphab tique et il vaut mieux ordonner la l gende de la m me fa on Il est de plus recommand de v rifier l ordonnancement en se r f rant quelques graphes t moins trac s avec une courbe unique 4 3 Figures dans le plan P Q Cette fonction permet de tracer un diagramme des tats de contraintes le long de l axe de roulement repr sent avec les deux invariants de contraintes p et q Figure 3 e S Oz 3 q iro Ve Or e l Le K T l Le OG F l olo Lo Ge i Ces f
11. on de Shannon pour affiner le tra age des courbes au voisinage de la charge Figure 1 Contraintes z 0 035 Molota Figure 4 Fen tre interactive avec barre d outils pour le recadrage 4 2 Figure multichamps Cette fonction permet de tracer une courbe horizontale illustrant les valeurs d un champ quelconque le long de l axe x ou y Figure 2 Son int r t principal r side dans la possibilit de superposer plusieurs courbes issues de diverses variantes de calcul sur un m me graphe Elle permet en outre si l on veut de disposer plusieurs champs sur diff rents graphes dans une m me figure Il s agit simplement d num rer les champs tracer s par s par une ou deux virgules Les types de champs sont reconnus avec les cha nes de caract res suivantes Contraintes SXX SYY SZZ SYZ SXZ SXY D formations exx eyy ezz ENZ EXZ EN D placements ux uy uz Vitesses VX VY VZ Acc l rations ax ay az Les graphes se suivent en colonnes sur la m me ligne lorsque les champs sont s par s par une virgule Deux virgules cons cutives sont n cessaires pour indiquer un saut sur la ligne suivante Le bouton Tracer lance l ex cution de ce post traitement Les noms des fichiers de r sultat doivent se terminer par l tiquette de champ calcul afin de permettre au programme d tablir la correspondance par exemple V roule_P035_SXX res pour la contrainte normale suivant l axe x
12. sieurs dizaines de m gaoctets et des temps de calcul importants un certain moment le processus de raffinement peut tre interrompu et le fichier de r sultat est sauvegard mais le programme affiche un message indiquant que la pr cision du calcul n est pas garantie Figure 6 L utilisateur doit donc penser v rifier la validit de ses fichiers de r sultats car le pr sent utilitaire les utilise sans distinction Il faut aussi se m fier de la correspondance entre les tiquettes de la l gende et les noms des fichiers res lorsqu on trace plusieurs courbes sur un m me graphe multichamps L utilitaire ne peut pas conna tre la vraie correspondance et assigne les noms par ordre alphab tique PS CVCR CESAR LCPC VISCOROUTE 0 0001 0 tee Ze 0 0001 N N 0 0002 0 0003 0 0004 0 0005 T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T 30 20 10 0 10 20 30 position x 0 0 035 Figure 6 Exemple d un calcul VISCOROUTE avec le message Attention la pr cision du calcul n est pas garantie 6 0 Bibliographie e Chabot A Piau J M 2001 Calcul semi analytique d un massif visco lastique soumis une charge roulante rectangulaire poster 1 re Conf rence Internationale Albert Caquot 3 5 Octobre Paris e Chabot A Tamagny P Duhamel D Poch D 2006 Visco elastic modeling for asphalt pavements
13. software ViscoRoute 10 International Conference on Asphalt Pavements 12 17 August Qu bec Canada e Duhamel D Chabot A Tamagny P Harfouche L 2005 Viscoroute Visco elastic modeling for asphalt pavements Viscoroute Mod lisation des chauss es bitumineuses Bulletin des Laboratoires des Ponts et chauss es 258 259 89 103 e Duhamel D V H Nguyen A Chabot PTamagny 2003b Modelling of multilayer viscoelastic road structures under moving loads 9th International Conference on Civil and Structural Engineering Computing Amsterdam Netherlands 2 4 Septembre 2003 e Duhamel D V H Nguyen A Chabot P Tamagny 2003a Mod lisation de chauss es visco lastiques 16 me Congr s Fran ais de M canique Nice France 1 3 Septembre 2003 e Huet C 1963 Etude par une m thode d ind pendance du comportement visco lastique des mat riaux Hydrocarbon s Th se de docteur ing nieur Facult de Sciences de Paris e LCPC 2007 e Guide d utilisation ViscoRoute vl e Lohf A 2005 Evaluation de ViscoRoute VI pour l tude de quelques chauss es souples Rapport de stage de STT ann e de l universit de Dresde option Chauss es et am nagement des villes LCPC Sept D c 2005 e Nguyen V H 2002 Comportement dynamique de structures non lin aires soumises des charges mobiles th se de doctorat ENPC France e Poch D 2005 Validation et premi res applic
14. tres de la l gende s par s par des virgules Les styles de tra age lignes ou marques s par s par des virgules Utilis s de concert avec la l gende les styles impliquent typiquement un caract re pour la couleur et un autre pour le type de tra age 6 Voir http matplotlib sourceforge net matplotlib pyplot html plot pour une description compl te des styles admissibles o Codes de couleurs b bleu g vert r rouge c cyan m magenta y jaune k noir w blanc o Codes de tra age trait plein trait discontinu pointill trait altern points pixels o cercles A triangles v triangles invers s lt triangles couch s gauche gt triangles couch s droite s carr s plus x croix D losanges d losanges troits 1 4 tripodes h hexagone H hexagone pivot p pentagone l barres verticales _ barres horizontales o L axe le long duquel on tracera la courbe longitudinal x ou transversal y o La position de la coupe suivant l autre axe en m tres Cette valeur n est pas forc e de co ncider avec les points du maillage puisque l algorithme de Nyquist Shannon Senti et Chabot 2007 est appliqu au besoin dans l axe x et y o Le rayon de la charge en m tres Ce param tre sert tracer deux droites verticales illustrant dans les graphes de la figure multichamps le positionnement des bords de la charge appliqu e Le programme utilise aussi l algorithme d interpolati
15. ultats n cessite donc le recours des logiciels bien adapt s L interface de VISCOROUTE permet de tracer des r sultats sous forme de courbes En pratique l exploitation tends requ rir des travaux de programmation additionnels par exemple lorsqu il s agit de o D terminer le minimum ou maximum en un pic situ entre deux points du maillage Tracer un champ le long d une coupe ne co ncidant pas avec le maillage Calculer les invariants du tenseur de contraintes Tracer plusieurs variantes de calcul sur un m me graphe en vue de les comparer Tracer un champ le long d une coupe verticale Orig 0 20 Ces besoins en manipulations en t rencontr s dans le cadre de requ tes o l on devait tracer des chemins de contraintes dans le plan des invariants p q et comparer des solutions lastiques et visco lastique ainsi que des r sultats obtenus en situation de roulement et de freinage ou acc l ration projet DEVIN Un petit utilitaire de post traitement a t programm en langage PYTHON pour r pondre aux besoins pratiques num r s ci haut Il faut noter que cet utilitaire ne fait pas l entr e des donn es correspondant au pr traitement L outil se limite au stade d utilitaire de recherche et ne pr tends pas tre adapt des calculs de dimensionnement des chauss es puisqu il n inclue aucun calcul de dur e de vie ou d endommagement Le trac d une coupe verticale n a pas t d velopp 2 0 I
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