Notice d`utilisation sur le choix des éléments fin[...]
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1. choix de la mod lisation il est fonction du type d l ments et du besoin de traiter la condition d incompressibilit Ces consid rations sont r sum es dans le tableau ci dessous Manuel d utilisation Fascicule u2 01 Notions g n rales Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Versi Code Aster default Titre Notice d utilisation sur le choix des l ments fin Date 14 09 2012 Page 4 5 Responsable Sylvie MICHEL PONNELLE Cl U2 01 10 R vision 9595 normal quasi incompressible forte plasticit ou v gt 0 45 triangles t tra dres standard INCO quadrilat res hexa dres SI SI ou INCO Justifications et pr cautions Si le mat riau est quasi incompressible v gt 0 45 il est pr f rable d utiliser une des formulations INCO car la formulation standard en d placement ne donne pas de bons r sultats L coulement plastique se fait volume constant Cette condition d incompressibilit peut provoquer des difficult s avec la mod lisation classique savoir un comportement trop rigide et surtout l apparition d oscillations au niveau des contraintes La sous int gration permet d am liorer ces probl mes car on v rifie alors la condition d incompressibilit en moins de points de Gauss Toutefois seuls les lements QUAD8 et HEXA20 sont r ellement sous int gr s pour les autres mailles c est l int gration classique qui est con2. la condition sur A t et d viter les probl mes associ s Notons cependant que cette diagonalisation ne suffit pas pour supprimer les oscillations dans toutes les configurations cf R3 06 07 Elle ne garantit pas la non oscillation avec les l ments quadratiques par exemple C est pourquoi les l ments lin aires sont conseill s 2 2 2 En m canique Quatre types de mod lisations sont disponibles pour r soudre des probl mes de m canique non lin aire utilisant des lois de comportement classiques du type lasto plasticit e les l ments finis classiques isoparam triques 3D D PLAN C PLAN AXIS U3 14 01 U3 13 01 e les l ments sous int gr s 3D SI D PLAN SI C PLAN SI AXIS SI U3 14 01 U3 13 05 e les l ments s appuyant sur une formulation quasi incompressible 3 champs d placement gonflement pression 3D INCO D PLAN INCO AXIS INCO pour les petites d formations 3D INCO GD D PLAN INCO GD AXIS INCO GD pour les grandes d formations avec le formalisme de SIMO MIEHE et 3D INCO LOG D PLAN INCO LOG et AXIS INCO LOG pour les grandes d formations avec le formalisme de GDEF LOG U3 14 06 U3 13 07 R3 06 08 e les l ments s appuyant sur une formulation incompressible 2 champs d placement pression 3D INCO UP D PLAN INCO UP et AXIS INCO UP pour les petites d formations Nous proposons comme choix priori d utiliser des l ments quadratiques En ce qui concerne le
3. sur le choix des l ments fin Date 14 09 2012 Page 3 5 Responsable Sylvie MICHEL PONNELLE Cl U2 01 10 R vision 9595 type de degr s de libert le nombre de points d int gration des traitements particuliers En fonction du calcul r alis certaines sont bien s r plus adapt es que d autres 2 2 1 En thermique Pour faire un calcul thermique avec Code Aster deux types de mod lisations sont accessibles U3 23 01 U3 24 01 R3 06 02 R3 06 07 e les l ments finis classiques mod lisation 3D AXIS ou PLAN e les l ments finis lump s ou diagonalis s mod lisation 3D DIAG AXIS DIAG ou PLAN DIAG Nous proposons comme choix par d faut mod lisation XXXX_DIAG avec l ments lin aires Justification En thermique le pas de temps Afne peut tre quelconque il doit v rifier une condition pin AtA ty A fmin et Atna d pendant des propri t s mat riaux de la taille des l ments finis et des param tres d int gration temporelle cf R3 06 07 Dans le cas de probl mes de thermique transitoires rapides on peut tre amen utiliser un pas de temps trop petit On peut alors observer des oscillations de la solution et des temp ratures non physiques dues la violation du principe du maximum temp rature sup rieure la temp rature initiale d une pi ce qu on refroidit La mod lisation DIAG qui consiste diagonaliser la matrice de masse permet de s affranchir de
4. Code Aster te Paie default Titre Notice d utilisation sur le choix des l ments fin Date 14 09 2012 Page 1 5 Responsable Sylvie MICHEL PONNELLE Cl U2 01 10 R vision 9595 Notice d utilisation sur le choix des l ments finis R sum Ce document a pour but de donner quelques informations sur le choix des l ments finis et leur mod lisation associ e dans le cas d tudes thermiques thermo m caniques ou m caniques non lin aires Il s agit en quelque sorte de proposer l utilisateur un choix a priori permettant d viter certaines erreurs courantes En cas de difficult s particuli res d autres choix pourront tre faits Manuel d utilisation Fascicule u2 01 Notions g n rales Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html Versi Code Aster default Titre Notice d utilisation sur le choix des l ments fin Date 14 09 2012 Page 2 5 Responsable Sylvie MICHEL PONNELLE Cl U2 01 10 R vision 9595 Introduction On donne dans ce document les choix a priori qui peuvent tre faits concernant les l ments finis On s est plac dans le cas d un cha nage thermo m canique mais les conseils sont valables sur des calculs non cha n s thermiques ou m caniques lin aires ou non Une justification rapide est donn e Pour plus de d tails sur la justification de ces choix l utilisateur pourra se repo
5. E UNITE 20 e Choix du mod le thermique MOTH2D AFFE MODELE MAILLAGE MA e Pro VERIF MAILLE AFFE F GROUP MA GMA l GMA2 PHENOMENE THERMIQUE MODELISATION PLAN DIAG pri t s thermiques du mat riau e Chargement thermique TH ER LINEATRE OU THER NON LINE THI ER ER E sx Manuel d utilisation Copyright 2015 EDF Fascicule u2 01 Notions g n rales R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Code Aster eau default Titre Notice d utilisation sur le choix des l ments fin Date 14 09 2012 Page 5 5 Responsable Sylvie MICHEL PONNELLE Cl U2 01 10 R vision 9595 e Post traitements ventuels 3 2 tude m canique e Lecture maillage m canique MAME LIRE_MAILLAGE MAME CREA MAILLAGE MAILLAGE MA LINE QUAD _F TOUT OUT e D finition du mod le m canique MOME AFFE MODELE MAILLAGE MAME VERIF MAILLE AFFE F GROUP MA GMA1 GMA2 PHENOMENE MECANIQUE MODELISATION D_PLAN_SI CI e Projection du calcul thermique si calcul cha n sur 2 maillages diff rents CHTHER PROJ CHAMP METHODE COLLOCATION RESULTAT THER MODELE 1 MOT
6. H2D MODELE 2 MOME e Caract ristiques du mat riau CHMAT AFFE MATERIAU MAILLAGE MAME AFFE_VARC F NOM VARC TEMP TEMP_REF 20 EVOL CHTER OU THER si pas de projection e __ Chargements m caniques e STAT NON LINE Post traitements 4 Bibliographie 1 S MICHEL PONNELLE A RAZAKANAIVO Qualit des Etudes en M canique des Solides tude des l ments finis Note EDF HT 64 02 007 B Manuel d utilisation Fascicule u2 01 Notions g n rales Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copylett fdl html
7. possibles e soit mailler ind pendamment la structure pour le calcul thermique et pour le calcul m canique e soit r aliser un maillage avec des l ments lin aires puis le transformer en maillage quadratique gr ce la commande CREA MAILLAGE mot cl facteur LINE QUAD Quelle que soit la m thode choisie on peut optimiser chaque maillage s par ment avec Homard gr ce aux indicateurs d erreur thermiques et m caniques disponibles dans Aster cf cas test forma05b V6 03 120 Remarque On rappelle ici que toutes les grandeurs de type contrainte ou d formation sont calcul es aux points de Gauss et que tout passage aux n uds entra ne un biais Cela est d autant plus vrai lorsqu on cherche ensuite calculer des normes nous avons ainsi remarqu que les t tra dres taient plus sensibles que les hexa dres la m thode de calcul des contraintes quivalentes par exemple Il faut donc avoir un il encore plus critique sur les r sultats calcul s aux n uds La mod lisation Que ce soit pour la r solution des probl mes thermiques ou m caniques plusieurs mod lisations sont disponibles dans Code Aster Ces diff rentes mod lisations peuvent se distinguer par le nombre ou le Manuel d utilisation Fascicule u2 01 Notions g n rales Copyright 2015 EDF R amp D Document diffus sous licence GNU FDL http www gnu org copyleft fdl html Versi Code Aster default Titre Notice d utilisation
8. rter aux documents de r f rence de Code Aster ainsi qu la note bib1 Choix priori 2 2 Le maillage Les l ments peuvent tre indiff remment e des l ments triangulaires ou des quadrangles en 2D e des t tra dres ou des hexa dres en 3D En effet contrairement l id e souvent r pandue les l ments de type triangle ou t tra dre donnent de bons r sultats m me en plasticit condition bien s r de ne pas utiliser un maillage trop grossier On peut galement utiliser le logiciel HOMARD qui r alise l adaptation de maillages 2D 3D pour l ments finis de type triangulaire quadrangulaire t tra drique ou hexa drique par raffinement et d raffinement On peut ainsi obtenir le maillage optimum en fonction d un indicateur d erreur cf R4 10 01 R4 10 02 R4 10 03 ou le cas test TPLLO1j V4 02 01 pour une d monstration par appel la commande MACR ADAP MAIL dans le fichier de commande Code_Aster En revanche il est conseill d utiliser e des l ments lin aires en thermique pour les calculs cha n s et les calculs de thermique transitoire rapide Pour les autres cas on peut aussi opter pour des l ments quadratiques e des l ments quadratiques en m canique Ce choix est d autant plus important lorsqu on r alise des calculs cha n s thermiques puis m caniques Il faut alors utiliser deux maillages diff rents pour la thermique et la m canique Deux strat gies sont alors
9. serv e En cons quence lorsque des ph nom nes d oscillations sont observ s pour un maillage compos s de triangles ou de t tra dres il est pr f rable d utiliser une des formulations INCO Ceci am liore nettement les r sultat mais les calculs seront plus longs Dans le cas g n ral la mod lisation sous int gr e donne d aussi bons r sultats que les l ments finis classiques et ceci pour un temps de calcul plus rapide puisqu on utilise moins de points de Gauss En plus dans le cas de calculs thermo m caniques cela permet de limiter les difficult s lors du passage de la d formation d origine thermique au calcul m canique quand les raffinements des maillages thermique et m canique diff rent Toutefois la sous int gration peut parfois conduire l apparition de modes parasites Si l issue du calcul la d form e pr sente ce genre de modes de d formation non physiques il vaut mieux faire le calcul avec la mod lisation classique ou quasi incompressible si les niveaux de plasticit sont tr s importants 3 Mise en uvre Code Aster On rappelle ici les principales tapes du calcul Aster dans le cas d un calcul en d formations planes en pr cisant explicitement o interviennent les sp cifications dont on a parl Pour la partie m canique on a crit en gras ce qui est sp cifique au cas d un calcul thermo m canique 3 1 tude Thermique e Lecture du maillage thermique MA LIRE MAILLAG
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