[U1.02.00] Introduction au Code_Aster
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1. canique coupl s cette notion a t tendue dans la mesure o l on rassemble dans ce cas sous le ph nom ne m canique l ensemble des quations de conservation associ es au probl me thermo hydro m canique On appelle mod lisation la mani re selon laquelle les quations continues r gissant un ph nom ne donn sont discr tis es avec l aide d ventuelles hypoth ses compl mentaires d formations planes mod le de poutre mod le de coque En m canique par exemple on peut trouver les mod lisations 3D 2D d formations planes 2D contraintes planes coques 3D plaques poutres d Euler poutres de Timoshenko tuyaux etc Chacune des mod lisations utilise un jeu de degr s de libert qui lui est propre par exemple les d placements dans les 3 directions de l espace pour les mod lisations de milieu continu 3D 3 d placements et 3 rotations pour les coques 3D etc Le couple ph nom ne mod lisation permet d affecter de mani re bijective un type d l ment fini chaque type de maille du maillage Dans Code Aster on appelle l ment fini pour une mod lisation donn e le triplet constitu par e la nature de la maille support repr sentant un morceau de volume ou de fronti re hexa dre t tra dre triangle quadrangle segment c est une information topologique elle inclut le nombre de n uds e les lois d interpolation des inconnues fonctions de forme e les2. ensemble de leur rigidit sur les degr s de libert moins nombreux de ce macro l ment La r solution du probl me global se limite alors la d termination des inconnues port es par les macro l ments puis au calcul des inconnues port es par chaque petit l ment de mani re ind pendante au sein de chacun des macro l ments Les avantages de cette m thode sont les gains en temps et m moire lorsque la structure compl te est form e d l ments reproduits plusieurs fois par translation ou rotation En dynamique l analyse modale et le calcul de r ponse harmonique ou transitoire peuvent tre effectu s en sous structuration dynamique classique par les m thodes de Craig Bampton Mac Neal ou pour la m thode dite des modes d interface Pour les structures pr sentant une r p titivit cyclique les m thodes disponibles permettent de calculer les modes propres de la structure globale partir du comportement dynamique d un secteur de base Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster Pt Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 9 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 2 Une m thode de r solution les l ments finis 2 1 2 2 2 2 1 Pour la r solution des diff rents probl mes voqu s la seule m thode de discr tisation implant e actuellem
3. champ de pression permet de poursuivre l analyse acoustique pour d terminer le champ de niveaux sonores exprim s en dB les champs d intensit acoustique active et r active e l tude des probl mes coupl s vibro acoustiques 3D correspondant au comportement Vibratoire d une structure dans un domaine born de fluide compressible non visqueux 1 3 4 Les couplages de ph nom nes Pour qu il n y ait pas d ambigu t on distinguera e le cha nage de deux ph nom nes tude pr alable du premier ph nom ne dont on utilise les r sultats comme donn es du second e le couplage de deux ph nom nes r solution simultan e des deux ph nom nes avec des quations effectivement coupl es cf 1 3 4 21 1 3 4 1 Les cha nages internes Code Aster Le cha nage peut tre r alis l int rieur de Code Aster ou bien entre celui ci et un logiciel externe cf S5 2 Les cha nages actuellement r alis s au sein de Code Aster sont les suivants e thermique m canique toutes les caract ristiques m caniques des mat riaux peuvent d pendre de la temp rature et les algorithmes disponibles pour le ph nom ne m canique permettent d exploiter les r sultats d un calcul thermique pr alable d formations an lastiques dilatations thermiques retrait du b ton effectu sur un maillage ventuellement diff rent e thermique m tallurgie apr s un calcul thermique il consiste calculer les propor
4. des ph nom nes disponibles Les milieux continus On appelle milieu continu une portion de structure tridimensionnelle ou bidimensionnelle trait e comme un volume Les mod lisations 3D sont les formes les plus simples de milieu continu car elles ne font appel aucune hypoth se suppl mentaire Dans les mod lisations 2D on supprime une quation mais on doit rajouter des hypoth ses par exemple de d formations planes ou de contraintes planes en m canique d axisym trie en thermique et en m canique Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster s Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 10 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 2 2 2 2 2 3 2 3 Il existe galement des l ments prenant en compte les discontinuit s eg fissure par la m thode des level sets l ments XFEM Les composants de structure Les l ments structuraux sont construits en int grant des hypoth ses sur le comportement cin matique tridimensionnel repr sentant plus ou moins bien les ph nom nes de flexion torsion cisaillement gauchissement On peut les classer en trois cat gories e les l ments feuillet moyen plaques coques chaque type d l ment repose sur des hypoth ses de variation des inconnues dans l paisseur qui permet de calculer la vale
5. deux pressions Le choix de chacun des comportements associ s aux ph nom nes retenus est effectu dans ce cadre galement Interaction fluide structure Trois types de couplages sont disponibles dans le domaine de l interaction fluide structure e le calcul de modes propres d une structure contenant ou baignant dans un fluide au repos avec ou sans surface libre e le calcul des vibrations d une structure dans un coulement et l estimation de l endommagement en r sultant par fatigue vibratoire ou usure e la prise en compte d une condition aux limites de type domaine fluide infini Plusieurs m thodes d analyse Statique Quasi statique Transitoire Pour mettre en uvre les diff rentes mod lisations on dispose de plusieurs m thodes d analyse qui correspondent diff rents processus d application des sollicitations Analyse statique elle correspond des sollicitations permanentes pour le traitement de la thermique stationnaire et la thermo m canique Pour les analyses lin aires les r sultats obtenus peuvent tre combin s lin airement suivant les besoins et sont utilisables pour d crire l tat initial d un processus volutif Analyse quasi statique pour tous les processus m caniques o l on peut n gliger les ph nom nes d inertie des algorithmes incr mentaux implicites sont disponibles pour r soudre les quations de comportement non lin aires avec prise en compte de chargements et condition
6. le traitement des conditions aux limites signalons que la m thode privil gi e actuellement est celle de la dualisation Elle permet de repr senter tout syst me de relations lin aires entre les inconnues discr tis es notamment pour le raccordement de mod lisations diff rentes ou la prise en consid ration d hypoth ses locales suppl mentaires plan it d une face de milieu continu Une autre m thode par limination des degr s de libert impos s existe en compl ment pour les calculs lin aires Concernant les m thodes de num rotation des inconnues de stockage des matrices assembl es et de r solution des syst mes lin aires sur lesquels s appuient les diff rents algorithmes on dispose aujourd hui de deux m thodes directes et d une m thode it rative e m thode multi frontale e factorisation LDLT e gradient conjugu pr conditionn m thode it rative On peut ajouter le solveur FETI pour d composition de domaines dont une premi re version limit au lin aire et certains types de conditions aux limites est pr sente en version 7 4 Ces m thodes sont associ es des algorithmes de renum rotation des degr s de libert permettant d optimiser la taille m moire n cessaire pour stocker les matrices Une biblioth que d l ments finis tendue La biblioth que d l ments finis est param tr e pour permettre l affectation aux diff rentes mailles reconnues des formulations discr tis es
7. options de calcul que l l ment sait calculer les op rations pour lesquelles le calcul des int grales ad quates a t programm par exemple terme l mentaire de rigidit terme l mentaire de force surfacique terme l mentaire de masse Une particularit de Code Aster est d affecter les conditions aux limites et les chargements de bords des l ments de bord sp cifiques et non pas aux fronti res des l ments finis de volume Le comportement est la base une notion physique li e aux propri t s du mat riau Elle s exprime ensuite de mani re math matique Par exemple en m canique on appelle relation de comportement la relation qui lie le champ de contraintes au champ de d formations soit de mani re directe comportement lastique soit de mani re incr mentale comportement incr mental Au cours d un calcul la relation de comportement est exprim e en chaque point de Gauss En thermique on a utilis le terme comportement pour qualifier le domaine physique associ la r solution de l quation mod le de conduction diffusion les deux grandes classes de comportements qui comportent chacune plusieurs sous cat gories sont la thermique ventuellement coupl es l hydratation et le s chage Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster Mot Titre Introd
8. par l interm diaire de macros commande ils permettent d adapter le maillage en cours de calcul afin d atteindre une pr cision donn e pour un co t calcul optimal V rification de la qualit d une base modale Des crit res de v rification de la qualit d une base modale permettent de s assurer que le nombre de modes propres retenus permet de repr senter correctement les ph nom nes que l on souhaite tudier Utilisation de maillages incompatibles Des op rateurs de projection permettent de poursuivre sur un second maillage un calcul effectu sur un premier maillage On peut ainsi utiliser des maillages diff rents en thermique et en m canique en incluant par exemple un bloc fissure dans la structure uniquement au moment de son analyse en exploitation apr s avoir calcul sur un maillage plus simple les contraintes r siduelles dues son mode de fabrication Red coupage automatique du pas de temps et pilotage du chargement En cas de non convergence de l algorithme global de r solution l utilisateur peut demander ce que le code engage de lui m me un red coupage des pas de temps afin de permettre la convergence Par ailleurs il est aussi possible afin de faciliter la convergence des calculs de piloter l application progressive du chargement par la valeur d un degr de libert ou d une d formation Indicateurs de d charge et de perte de radialit Ces indicateurs permettent a posteriori de v rifier la
9. techniques d homog n isation permettent de repr senter moindre co t un r seau de tubes baignant dans un fluide incompressible des coques composites multicouches ou des poutres multi fibres Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster Pt Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 11 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 3 Les outils d tude 3 1 3 2 3 3 3 3 1 3 3 2 3 3 3 3 4 Compl ments et op rations sur le maillage La notion de maillage utilis e par Code Aster est r duit sa plus simple expression liste des n uds et de leurs coordonn es liste des mailles et de leur topologie A ces entit s est rajout e la notion des groupes de n uds et de groupe de mailles Ces groupes permettent d affecter diff rentes caract ristiques de mod lisation l ments finis mat riaux conditions aux limites chargements et de conduire le d pouillement des r sultats extraction s lective de composantes Ce parti pris permet de construire un maillage soit par r daction manuelle sans lourdeurs inutiles soit par interfa age avec des mailleurs du commerce Gibi I DEAS GID ou gratuits GMSH L utilisateur peut cr er des groupes de n uds ou de mailles tout moment dans le d roulement du calcul gr ce des crit res logiques ou g om t
10. ALC PRECONT mise en tension de c bles de pr contrainte Les outils d di s suivants communiquent avec le Code Aster par des fichiers de commandes et de r sultats e MEKELEC analyse des postes de transformation et des lignes a riennes e EVEREST dimensionnement des charpentes m talliques et des pyl nes en treillis e GEVIBUS vibrations sous coulement des tubes de g n rateurs de vapeur e EPICURE SECURE nocivit de d fauts dans une cuve Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster E Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 14 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 5 Les changes avec d autres logiciels 5 1 5 2 Les modes d changes Code_Aster peut recevoir en donn es des fichiers provenant de calculs pr alablement effectu s par des logiciels externes Il peut galement exporter ses r sultats sous un format exploitable par d autres outils Pour certains types d analyses par exemple interaction sol structure ou sol fluide structure avec le logiciel MISS3D les deux types de cha nage peuvent tre activ s Les changes avec d autres logiciels se font actuellement soit au format I DEAS soit dans un format sp cifique au logiciel cha n Plusieurs commandes de Code Aster permettent la lecture ou l criture des objets transmettre champ
11. Aster so Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 4 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 1 3 1 3 1 A l issue d un calcul il est souvent possible d enrichir l objet informatique contenant le concept r sultat obtenu en effectuant d autres calculs a posteriori par exemple partir du champ de d placements et des contraintes aux points de Gauss obtenus dans un calcul m canique on peut calculer le champ de d formations le champ de contraintes interpol aux n uds etc On appelle alors cela mettre en uvre une option de calcul qui est affubl e d un nom barbare mais qui suit une logique quoi_o comment par exemple l option EPST NOEU DEPL pour les d formations donn es aux n uds partir des valeurs des d placements Ph nom nes mod lisations l ments finis et comportements Notions On appelle ph nom ne une famille de probl mes physiques reposant sur le m me type d inconnues et associ un type d quation de conservation par exemple le ph nom ne m canique fait appel aux inconnues de d placement le ph nom ne thermique aux inconnues de temp rature Selon la mod lisation utilis e le nombre d inconnues de ce type peut varier par exemple on n a besoin en chaque n ud que d une inconnue de temp rature en 3D mais on utilise 3 inconnues pour les coques Remarque Pour les probl mes de thermo hydro m
12. Code Aster Aro Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 1 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 Organisme s EDF R amp D AMA Manuel d Utilisation Fascicule U1 0 Introduction Code _ Aster Document U1 02 00 Introduction Code Aster Avertissement On se propose de d crire ici la philosophie et les domaines d application de Code Aster sans d velopper en d tail les m thodologies d tude utilisables Ce document est une premi re prise de contact avec Code Aster et a t donc crit avec un souci de concision Il n a pas pour vocation de r pertorier toutes les mod lisations ou types d analyse possibles avec Code Aster et ne se substitue en aucun cas la plaquette de la Version 7 qui en dresse un panorama exhaustif Toutes les informations fournies ici ou dans les diff rents manuels sont donn es pour d crire avec le maximum de pr cision le contenu de Code Aster Elles n ont pas pour ambition de d livrer une formation la mod lisation num rique du comportement des structures m caniques Code Aster n est que l implantation de m thodes d crites et d montr es dans diff rents ouvrages auquel le lecteur devra se reporter en compl ment de la documentation de r f rence si n cessaire Les manuels de Code Aster supposent acquise par ailleurs une formation la m canique des solides et la m thode des l ments finis Manuel d utilisation F
13. R vision 0 1 3 3 Les ph nom nes associ s 1 3 3 1 1 3 3 2 Pour compl ter la repr sentation de l environnement d exploitation des composants m caniques le choix a t fait d inclure dans Code Aster des fonctionnalit s permettant la mod lisation de ph nom nes fr quemment associ s au ph nom ne m canique Ph nom ne thermique Il permet de d terminer la r ponse thermique de milieux solides en r gime permanent probl me stationnaire ou transitoire probl me volutif On mod lise la conduction solide l change convectif l change de chaleur entre parois et le rayonnement l infini Le ph nom ne thermique peut inclure la mod lisation au chauffage ou au refroidissement du changement de phase m tallurgique des aciers ce qui permet de simuler les op rations de traitement thermique ou de soudage l identification du comportement est bas e sur les diagrammes exp rimentaux TRC Par analogie des quations r solues le ph nom ne thermique peut galement tre utilis pour mod liser l hydratation linconnue est le degr d hydratation ou le s chage du b ton l inconnue est la concentration en eau Ph nom ne acoustique Le ph nom ne acoustique est mod lis pour atteindre deux objectifs principaux e l tude de la propagation acoustique en milieu clos correspondant l quation d HELMHOLTZ dans un fluide compressible pour des domaines de propagation topologie complexe La connaissance du
14. ariants tensoriels passage en axes locaux etc Pour les volutions temporelles ou fr quentielles il est possible d extraire la d form e un instant une fr quence ou la r ponse d une grandeur particuli re Impression des r sultats Les r sultats peuvent tre imprim s sous une forme ais ment consultable ou au format des outils de visualisation Gibi I DEAS GMSH ou ENSIGHT L utilisateur peut int grer aux impressions de r sultats des titres personnalis s int grant des informations extraites automatiquement du contexte de l tude Plusieurs outils sont disponibles pour limiter l impression des portions des champs calcul s On peut galement tracer des courbes diff rents formats postscript ou d autres formats d images l aide du traceur xmgrace Contr le de la qualit des r sultats De nombreuses fonctionnalit s permettent de contr ler la qualit des r sultats d une tude ou d en faciliter sa mise en uvre Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster Fo Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 12 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 Estimateurs d erreur et maillage adaptatif Deux cat gories d estimateur d erreur sont disponibles Coupl s avec le logiciel de raffinement d raffinement HOMARD cha nage interne Code Aster
15. ascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster Fo Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 2 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 Table des mati res 1 L tude du comportement m canique des structures 3 1 1 n code g n ral situer ant en A SR DE ARS Ne tt D An 3 1 2 M thodologie de calcul avec Code Aster 3 1 3 Ph nom nes mod lisations l ments finis et comportements 4 1ESINOTIONS SE te a A tee de ete As ET ee A a note PA An A Re ess A et EN 4 1 3 2 Le ph nom ne m canique 5 1 3 3 Les ph nom nes associ s 6 1 3 3 1 Ph nom ne thermique 6 1 3 3 2 Ph nom ne acoustique ss 6 1 3 4 Les couplages de ph nom nes 6 1 3 4 1 Les cha nages internes Code_Aster eeseeeesssessiiiresetrrrrtssrtrirtrtstrerrntsserrrrnnne n 6 1 3 4 2 Les vra CoupageS naaa AEE AA AAE a OO a 7 1 4 Plusieurs m thodes d analyse 7 1 4 1 Statique Quasi statique Transitoire 7 1 4 2 Dynamique notion de base physique ou de base modale 7 1 4 3 D composition en modes de Fourier 8 1 44 So s Sstructuration 35 sense dt OR a do de DEN aa nes ed ln A D a aana LEa 8 2 Une m thode de r solution les l ments finis 9 2 1 Une implantation param tr e de la m tho
16. de des l ments finis nnnnneennnnnnen eneen neeene nnr reneee n 9 2 2 Une biblioth que d l ments finis tendue 9 2 2 1 Les milieux OOT S Re te M RE Re RE Ar cn ne ce 9 22 2 Les composants d structure 2s anses faite ten eme als ele tutti tn et 10 2 2 3 Les raccords de mod lisations tenenan 10 2 3 Les mod lisations h t rog nes 10 3 Les outilS d tudes les dent Rene Ne een E ANG Lee en nn tnt 11 3 1 Compl ments et op rations sur le maillage 11 3 2 Catalogue de donn es mat riau sie 11 3 3 Traitement et exploitation des r sultats 11 3 3 1 Op rations sur les champs iosa na aeea a a aea la une dir rende tetes dl dut e ns sales 11 3 3 2 Re lev de val Srei a a a ne nan teen aa re nn tee aiad 11 3 3 3 Impression des r sultats 11 3 4 Contr le de la qualit des r sultats 11 4 Les outils d di s 2 e e nan Rene nee eee ne a ne ee ne den ee ns 13 4 1 D finition et mode op ratoire 13 4 2 Les outils d di s disponibles 13 5 Les changes avec d autres logiciels 14 St Cesmodes dechangeS errn etes Ronan SENS T a 14 5 2 Les logiciels interfac s avec Code Aster 14 Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster A Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 3 14 Responsable Micka
17. e de variables dites de pilotage telles que la temp rature l tat m tallurgique le degr d hydratation ou de s chage du b ton la fluence etc la repr sentation des conditions aux limites et des chargements pour lesquels on dispose de fonctionnalit s permettant de repr senter en tout point de la structure en rep re global ou en rep re d fini par l utilisateur des conditions de DIRICHLET d placement impos ou relations lin aires entre composantes de d placement des conditions de NEUMANN force impos e ponctuelle ou chargements surfaciques et lin iques permettant notamment de repr senter les chargements de pression des chargements volumiques permettant notamment de repr senter la pesanteur et les efforts centrifuges des corps en rotation Ces conditions aux limites et chargements peuvent d pendre du temps ou de la fr quence et d une ou plusieurs variables d espace Les non lin arit s prises en compte dans le ph nom ne m canique sont les non lin arit s de comportement et les non lin arit s g om triques grands d placements et grandes rotations grandes d formations contact et frottement flambement Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster s Titre Introduction au Code_Aster Date 23 12 2008 Page 6 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00
18. el ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 L tude du comportement m canique des structures 1 1 1 2 Un code g n ral Code Aster est un code g n ral pour l tude du comportement m canique des structures Le domaine d application prioritaire est celui de la m canique des solides d formables cela justifie le nombre de fonctionnalit s attach es au ph nom ne m canique Cependant l tude du comportement m canique des composants industriels n cessite pr alablement la mod lisation des sollicitations auxquels ils sont soumis ou des ph nom nes physiques qui modifient les param tres de ce comportement fluide interne ou externe temp rature changement de phases m tallurgiques efforts d origine lectro magn tique Pour ces raisons Code Aster offre plusieurs possibilit s de cha nage du ph nom ne m canique avec les ph nom nes thermique ou acoustique ou avec des logiciels externes ainsi qu un kit de construction de probl mes thermo hydro m caniques coupl s Bien que Code Aster puisse tre utilis pour de nombreux probl mes de calcul de structures code g n ral il a t d velopp notamment pour permettre l tude des composants de mat riels ou de machines utilis s dans le domaine de la production et du transport d lectricit Ainsi la priorit a t donn e la mod lisation des structures m talliques isotropes des g omat riaux et des composants de structure en b ton arm ou en
19. ent est la m thode des l ments finis Une implantation param tr e de la m thode des l ments finis Un effort particulier a t fait pour param trer l implantation de la m thode des l ments finis Les options de calcul n cessaires chaque m thode d analyse statique quasi statique dynamique et chaque ph nom ne m canique thermique acoustique sont trait es globalement pour toute la structure quelles que soient les mod lisations retenues pour une tude particuli re Parmi les possibilit s offertes par cette architecture citons e l ind pendance entre la topologie de discr tisation maillage et les propri t s d interpolation des l ments finis affect s ces mailles mod le d o la diversit des mod lisations utilisables sur un m me maillage e la diversit des relations de comportement et des propri t s des mat riaux utilisables dans un m me mod le e le traitement des conditions aux limites et des chargements par des l ments finis sp cifiques de bord pour permettre leur localisation sans ambigu t notamment pour les milieux continus e une proc dure syst matique permettant de traiter la d pendance des propri t s de mat riaux et des conditions aux limites diff rents param tres temp rature temps variable d espace e des structures de donn es permettant d utiliser toutes les mod lisations avec les diff rents algorithmes de r solution Concernant
20. es exemples d utilisation U1 05 00 et U1 05 01 Chaque commande par exemple lecture du maillage affection des donn es mat riau calcul statique lin aire produit un concept r sultat ensemble de structures de donn es que l utilisateur peut manipuler et r utiliser dans les commandes ult rieures du calcul par exemple le maillage le champ de donn es mat riau le champ de d placements La syntaxe de toutes les commandes est d crite et comment e dans les manuels U4 et U7 de la documentation d Utilisation Afin de simplifier la t che de l utilisateur il existe des commandes globales qui regroupent l encha nement ad hoc d op rations pour un certain nombre de cas de calcul par exemple statique lin aire commande MECA_STATIQUE statique non lin aire commande STAT_NON_LINE thermique non lin aire commande THER_NON_LINE etc Certaines ont t d velopp es directement de mani re int gr e d autres sont des macros commandes en Python qui ne font que g rer les appels aux diff rentes commandes unitaires comme MACRO_MATR_ASSE qui permet de calculer et d assembler les matrices de masse amortissement et rigidit d une structure Il existe galement des macro commandes sp cialement d di es certaines applications voir 4 Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code
21. mat riau composite Les analyses non lin aires aussi bien en m canique qu en thermique sont au c ur de Code Aster leur traitement efficace a n cessit la mise au point d algorithmes performants et relativement simples d utilisation m me si le but n est pas de les faire fonctionner en bo te noire Pour les tudes complexes il est donc n cessaire de comprendre la nature des op rations effectu es par le code afin de pouvoir les piloter de fa on optimale on se reporte alors aux notices th oriques donnant les d tails des mod lisations et des m thodes regroup es dans le Manuel de R f rence La mise sous Assurance de la Qualit pour pouvoir effectuer des tudes industrielles justifie plusieurs choix existence d une version de r f rence fig e et document e du code mise disposition d algorithmes complets fig s mais param tr s principe d orthogonalit des commandes ind pendance du contexte d utilisation objectif de compl tude des mod lisations utilisables M thodologie de calcul avec Code Aster Un calcul de structure men avec Code Aster consiste en l encha nement d un certain nombre de commandes d crites au sein d un fichier de commande en format texte Le moteur et l interpr teur de ce fichier de commande est le langage script PYTHON Il est donc possible d utiliser toutes les fonctionnalit s apport es par PYTHON Voir en particulier les docs U1 03 011 U1 03 02 et l
22. n r f rentiel relatif sans le mouvement d entra nement Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster oo Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 8 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 Les analyses dynamiques lin aires peuvent tre faites en incluant les effets du second ordre sur la rigidit des contraintes statiques initiales calcul es au pr alable rigidit g om trique raidissement centrifuge Pour les probl mes non lin aires deux m thodes d analyse sont disponibles e l analyse par recombinaison modale avec des conditions aux limites non lin aires localis es pour des probl mes avec choc e l analyse dynamique non lin aire en base physique 1 4 3 D composition en modes de Fourier L analyse en mode de Fourier est destin e calculer la r ponse lin aire d une structure g om trie axisym trique soumise des chargements non axisym triques en ne maillant qu une section de la structure Concr tement le chargement tant d compos en s rie de Fourier la r solution est faite pour chaque mode de Fourier puis la r ponse globale est obtenue par recombinaison des r sultats sur chaque mode 1 4 4 Sous structuration La sous structuration consiste regrouper plusieurs l ments finis au sein d un macro l ment et condenser l
23. re l analyse du comportement m canique du point de vue du comportement vibratoire et acoustique de la transmission des sollicitations d autres structures ou composants des risques d impact avec les structures voisines pour d terminer les anomalies de fonctionnement ou les param tres d usure qui peuvent en r sulter Les niveaux de mod lisation qui interviennent pour l tude de ce ph nom ne sont la repr sentation de la structure partir de la forme g om trique avec plusieurs modes de repr sentation possibles pouvant coexister milieu continu correspondant une g om trie tridimensionnelle ou bidimensionnelle avec diff rentes hypoth ses contraintes planes d formations planes axisym trie compl te ou adapt e la d composition des chargements en modes de FOURIER l ments structuraux correspondant un milieu feuillet moyen un milieu fibre moyenne ou un milieu discr tis la repr sentation du comportement des mat riaux ventuellement diff rents en tout point d une structure avec des relations de comportement permettant de repr senter diff rentes conditions d utilisation De nombreuses relations de comportement sont disponibles cf plaquette lasticit lin aire et non lin aire hyper lasticit non lin aire visco lasticit lasto plasticit lasto visco plasticit endommagement Les coefficients des relations de comportement peuvent en g n ral d pendr
24. riques On peut galement modifier la structure de donn es contenant le maillage changement de rep re ajout de n uds suppl mentaires sur des mailles cr ation de nouvelles mailles ou groupes de mailles destruction de mailles etc L ajout et l ablation de mati re peuvent tre donc mod lis s simplement Catalogue de donn es mat riau Un catalogue de donn es mat riau sous AQ donne acc s aux valeurs des param tres de lois de comportement pour diff rents mat riaux couramment utilis s dans les tudes Les caract ristiques mat riaux peuvent tre directement incluses dans le fichier de commandes gr ce un op rateur sp cifique Pour la version libre tout l appareillage du catalogue est disponible mais la base est vide la charge de l utilisateur de la remplir avec ses donn es Traitement et exploitation des r sultats Op rations sur les champs Les champs calcul s peuvent tre utilis s dans toutes sortes de combinaisons alg briques En analyse lin aire on peut ainsi par exemple d duire la r ponse un chargement complexe des r ponses aux chargements unitaires sur lesquels il se d composent Relev de valeurs Des op rations d extraction des champs de r sultats sont disponibles sur des n uds ou des mailles Il est galement possible de d finir un chemin d observation quelconque ind pendant du maillage initial Diff rents calculs sont propos s sur les champs extraits moyenne cart type inv
25. s aux limites volutifs Analyse transitoire en thermique lin aire et non lin aire avec prise en compte ventuelle des effets m tallurgiques pour les m taux et de l hydratation et du s chage pour les b tons ainsi que pour les probl mes de thermo hydro m canique en n gligeant les effets d inertie sur la partie m canique Dynamique notion de base physique ou de base modale Pour les processus o les effets de l inertie et de la propagation doivent tre pris en consid ration m canique vibratoire acoustique on parle d analyse dynamique L analyse en base physique est la r solution des quations dans la base classique des degr s de libert physiques L analyse en base modale repose sur le calcul pr alable des valeurs et vecteurs propres de la structure et consiste projeter les quations r soudre sur une base de vecteurs propres le nombre de degr s de libert du syst me r soudre est proportionnel la taille de la base modale utilis e Il est n cessaire que la base modale choisie soit de taille suffisante pour reproduire les principaux ph nom nes physiques des crit res de qualit de base modale existent et peuvent tre v rifi s cf 3 4 3 Pour ces deux types d analyses en base physique ou modale le calcul de r ponse peut tre effectu en temporel ou en harmonique dans le cas lin aire Pour l analyse sismique on peut galement formuler le probl me en mouvement impos dans u
26. s de r sultats matrices chargements Dans certains cas MISS3D des macro commandes facilitent la mise en uvre d un calcul cha n Enfin le d veloppement du format MED cr e un standard pour l change des fichiers qui est amen se d velopper Les logiciels interfac s avec Code Aster Les logiciels de maillage interfac s avec Code Aster sont Gibi sous ensemble de CASTEM2000 I DEAS ou GMSH Pour la visualisation des r sultats on peut utiliser Gibi I DEAS ENSIGHT ou GMSH Les principaux logiciels de calcul pouvant tre cha n s avec la Version 7 de Code Aster sont les suivants CIRCUS vibrations des circuits de tuyauteries et calcul r glementaire N3S SYRTHES analyse thermique en pr sence d coulement EOLE propagation acoustique en coulement EURO _PLEXUS dynamique rapide MISS3D propagation d ondes dans les sols stratifi s s isme par l ments de fronti re LADY analyse vibratoire exp rimentale HOMARD raffinement et d raffinement de maillage partir d un estimateur d erreur e MEFISTO calcul de fiabilit e SATURNE code de m canique des fluides Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html
27. tions des diff rentes phases m tallurgiques des aciers e thermique m tallurgie m canique prise en compte de quatre effets m caniques des transformations m tallurgiques d formation de changement de phase modification des caract ristiques m caniques plasticit de transformation restauration d crouissage d origine m tallurgique e lectrique m canique int gr au ph nom ne m canique le couplage lectrique est limit la prise en compte des forces de LAPLACE induites par des courants de court circuit dans des c bles lectriques e fluide m canique affectation de champ de pression sur une paroi d duite d un calcul de m canique des fluides Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster Ho Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 7 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 1 3 4 2 Les vrais couplages 1 4 1 4 1 1 42 Milieux poreux Les milieux poreux satur s ou non satur s g omat riaux sols b ton doivent tre tudi s en couplant les trois quations de la m canique de la thermique et de l hydraulique L utilisateur choisit les comportements qu il souhaite utiliser parmi un kit de mod les thermo hydro m caniques dits THM Il peut ainsi choisir de prendre en compte ou non l effet de la temp rature et de repr senter une ou
28. uction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 5 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 1 3 2 Le ph nom ne m canique Le ph nom ne m canique est mod lis pour atteindre deux objectifs principaux la d termination de l tat interne en particulier de l tat de contrainte en tout point d une structure sous diff rentes sollicitations repr sentant les conditions d exploitation La connaissance de cet tat de contrainte permet de poursuivre l analyse du comportement m canique du point de vue des r gles de construction particuli res chaque type de structure notamment les R gles de Conception ou de Construction RCC de la nocivit de d fauts et de leur ventuelle propagation d fauts inh rents au processus d laboration du composant ou de la structure inclusions imperfections g om triques ou r sultant des conditions d exploitation fissuration rosion de l tude du comportement en chargement cyclique et de l analyse la fatigue de la pr diction des charges admissibles avec volution de l tat interne la d termination de la configuration d form e induite par un chargement permanent statique ou r sultant d une volution lente quasi statique ou plus rapide dynamique des chargements ou des conditions aux limites La connaissance de cette configuration d form e et ventuellement des vitesses et des acc l rations correspondantes permet de poursuiv
29. ur en tout point partir de celle prise sur le feuillet moyen et ventuellement les faces inf rieure et sup rieure en thermique e les l ments fibre moyenne barres poutres tuyaux c bles les hypoth ses relient pour chaque section transverse la valeur des inconnues en tout point celle prise sur la fibre moyenne e les l ments discrets masses ressorts amortisseurs ils permettent d introduire sur des mailles ponctuelles ou des segments des caract ristiques exprim es dans un rep re cart sien quelconque Les raccords de mod lisations L implantation retenue pour la M thode des El ments Finis permet de traiter des structures mod lis es avec diff rents types d l ments m caniques milieux continus ou l ments structuraux Le raccord d l ments finis s appuyant sur des degr s de libert diff rents en un m me n ud peut tre fait en crivant des relations lin aires adapt es la nature du raccord Une m thodologie particuli re a t mise au point pour transmettre aussi correctement que possible au sens des moindres carr s les torseurs d effort On peut ainsi repr senter de mani re satisfaisante le raccord entre un milieu 3D et des poutres des plaques des coques ou des tuyaux ainsi que les raccords coque poutre coque tuyau ou poutre tuyau La m thode ARLEQUIN permet aussi de faire des raccords entre maillages et ou ph nom nes diff rents Les mod lisations h t rog nes Des
30. validit des hypoth ses formul es sur le comportement non lin aire d une structure et la pertinence du mode d application du chargement retenu pas de charge Manuel d utilisation Fascicule u1 02 Domaines d application Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster AR Titre Introduction au Code Aster Date 23 12 2008 Page 13 14 Responsable Mickael ABBAS Cl U1 02 00 R vision 0 4 Les outils d di s 4 1 D finition et mode op ratoire On appelle outil d di s des outils tr s li s au m tier d exploitant de mat riels de production et distribution lectrique et utilisant Code Aster comme solveur Les outils d di s peuvent avoir une int gration plus ou moins forte Code Aster On distingue deux cas de figure e int gration au fichier de commandes Aster en tant que macro commande incluant la cr ation du maillage partir de donn es g om triques simples e production par un outil s par pr post processeur autonome de fichiers de commandes pilotant le calcul Aster et traitement dans cet outil des fichiers des r sultats r cup r s 4 2 Les outils d di s disponibles Les outils d di s suivants sont disponibles sous la forme de macro commandes du Code Aster e _ ASCOUF analyse la rupture de coudes fissur s ou avec sous paisseurs e ASPIC analyse non lin aire de piquages sains ou fissur s e CABRI calcul de brides e C
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