La simulation numrique par la mthode des l ments finis avec

La simulation numrique par la mthode des l ments finis avec

Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
La simulation numrique par la
mthode des l
ments finis avec
ABAQUS : un outil simple et
ouvert pour l’analyse de
problmes de thermo-mcanique
EMAC - Mars 2003
L. PENAZZI, F. NAZARET, V. VELAY
1
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Avant-propos
La simulation numrique par la m thode des lments finis avec ABAQUS : un
outil simple et ouvert pour l’analyse de problmes de thermo-mcanique
L’analyse de problmes de thermo-mcanique
Dans quel cas faire de la simulation numrique ?
Pourquoi choisir la mth ode des l ments ?
Pourquoi le choix d’ABAQUS ?
Une socit qui d velop pe ses propres outils et ralise des tudes
Une exprience reco nnue du calcul par lment s finis
Des logiciels largement utiliss dan s les laboratoires et l’industrie
Un fonctionnement multi-plateforme assure sa pernit
Simplicit de l a mise en oeuvre
3 tapes pour la mise en ˇuvre d ’un modle
Intgr es dans un mme env ironnement de travail graphique et interactif
Avec des acc s directs au fichier de donnes
Exemples de l’ouverture
Un large choix de domaines d’application
Une grande librairie de mod les standard
Compl te par des m od les utilisateurs
Pour un fonctionnement l’EMAC sous Unix“
2
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Plan
1 - Introduction
¥ Les objectifs de la formation
¥ Le calendrier des sances
¥ Le programme
¥ Dans quel cas faire de la simulation numri que ?
2 - L’analyse de problmes de thermo-mcanique
3- Pourquoi le choix d’ABAQUS ?
4- Simplicit de la mise en oeuvre
PAUSE
5 - Exemples de l’ouverture
6 - Etude d’un modle avec ABA QUS CAE(1)
(1) CAE
: Computer Aided Engineering
3
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Les objectifs
Prsenter le s possibilits des logiciels ABAQUS en analyse thermo-mcanique de s solides et des structures
Prendre en main ABAQUS˚ traver s un exemple de modle mcanique
linaire statiqu e
Dcouvrir les liens CAO-Calcul
4
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Le calendrier des sances
Sance 1- Possibilits des logiciels de calcul par lments
Vendredi 7/3
9h00-12h00
Salle 1A24
finis ABAQUS en analyse thermomc anique
Sance 2 - Mise en oeuvre d’un calcul linaire avec la version d’ABAQUS 6.2
Vendredi 14/3
9h00-12h00
Salle 0A32
Sance 3 - Interface CAO-Calcul avec un modle de calcul construit sous IDEAS
Vendredi 21/3
14h00-16h30
Salle 0F5
5
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
L’analyse de problmes de thermomcanique
1 - Introduction
2 - L’analyse de problmes de thermo-mcanique
¥ Dans quel cas faire de la simulation numri que ?
¥ Pourquoi choisir la mthode des l ments finis ?
3- Pourquoi le choix d’ABAQUS ?
4- Simplicit de la mise en ˇuvre
PAUSE
5 - Exemples de l’ouverture
6 - Etude d’un modle avec ABA QUS CAE (1)
(1) CAE
: Computer Aided Engineering
6
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Dans quel cas faire de la
simulation numrique ?
Evaluer un concept
— Gomtrique, p
hysique,
Analyser une conception
— Pice, ensemble
Modliser un comportement de matriau
— Elastique, plastique
— Linaire, no n linaire
Prvoir la rponse d
’un modle
— Extrapoler les rsultat s
— Changer d’ chelle
Simuler numriquement une opratio
— Comprendre les phnomnes et le
— Concevoir une opration
n ou un procd
ur effet
7
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Pourquoi choisir la mthode
des lments finis ?
Les quations de la m canique s’crivent sou
domaine
s une forme intgrale sur l e
— Equations d’quilibre loc ale + conditions aux limites + loi de comportement
— Equivalent au principe des travaux virtuels
La discrtisation des dom aines en sous-domaines (nˇuds, lments)
— Conduit la dcomposition des formes intgrales
— Autorise la mise en place d’une approximation "Approximation par lments finis"
Permet l’criture d’un systme d’quations :
{F} = [K] {U}
— Faisant apparatre :
¥ les inconnues du problme : le s dplacements au x nˇuds {U}
¥ les donne s :
— proprits g omtriques et matr
iaux des lements [K]
— efforts externes aux nˇuds {F}
— "Facilement" resolvable par des mth odes numriques, type "mthode de gauss "
8
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Pourquoi choisir la mthode
des lments finis ? (fin)
Dmarche quivalente po
ur les problmes de thermique dans les solides
Prise en compte de la temprature
— Dans les lois de comportement
Prise en compte de production chaleur
— Dissipation du comportement anlas tique dans les domaines
— Dissipation du frottement aux interfaces
Permet l’criture d’un systme d’quations :
{ } = [C] {T}
— Faisant apparatre :
¥ les inconnues du problme : le s tempratures au x noeuds {T}
¥ les donne s :
— proprits g omtriques et p hysiques des sous-domaines [C]
— flux externes aux nˇuds { }
Possibilits de rsou
— { } = [C] {T}
— {F} = [K] {U}
dre le problme therm omcanique comp let :
9
Introduction ABAQUS
ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Pourquoi le choix d’ABAQUS ?
1 - Introduction
2 - L’analyse de problmes de thermo-mcanique
3- Pourquoi le choix d’ABAQUS ?
Une socit qui d velop pe ses propres outils et ralise des tudes
Une exprience reco nnue du calcul par lment s finis dans l’industrie et les laboratoires
Des logiciels pour un large spectre d’utilisation
Un fonctionnement multi-plateforme assure sa pernit
4- Simplicit de la mise ˇuvre
PAUSE
5- Exemples de l’ouverture
6 - Etude d’un modle avec ABA QUS CAE (1)
(1) CAE
: Computer Aided Engineering
10
Introduction ABAQUS
ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Une soci t qui dveloppe ses
propres outils et ralise des tudes
ABAQUS, Inc
Cr en 19 78 par D. Hibbit, B. Karlsson & P. Sorensen
Pawtucket (USA-Rhode Island)
Une reprsentation mond iale avec 30 sites et 350 personnes
Etat-Unis :
Europe : Allemagne, Autriche, Espagne, France, Grande-Bretagne, Italie, Pologne,
Sude
Afrique du Sud,
Australie,Cor e, Japon, Taiwan
http://www.abaqus.com
11
Introduction ABAQUS
ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Une soci t qui dveloppe ses propres
outils et ralise des tudes (fin)
ABAQUS Software : Suites de logiciels d’analyse par la mthode des lments finis
Activit initiale pour le secteur nuclaire et ptrolier (~˚1980)
¥ Dfense + Autom obile + Aronautique + Gnie Ci vil + Produit manufacturs (19801990)
¥ Evolution vers les problmes de mcanique des structures non-linaires
Dans un but :
¥ D’amlioration des produits et des procds ,
¥ De rduction des tem ps de cycle de conception,
¥ De rduction ou suppress ion des essais relles.
12
Introduction ABAQUS
ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Des logiciels pour un large spectre
d’utilisation
La suite de logiciels proposs
¥
ABAQUS/Standard
Analyse gnrale
¥
de mcanique et t hermique stationnaire ou transitoire par rso lution implicite
ABAQUS/Explicit
Analyse mcanique dy namique transitoire par rs olution explicite
¥
ABAQUS/Aqua
Analyse avec calcul dintract ion fluide/structure
¥
ABAQUS CAE
Environnement de travail incluant pr, solveur et post
¥
ABAQUS/Viewer (remplace ABAQUS/Post en 5.X)
Post-processeur interactif pour les diffr entes analyses
¥
˚ABAQUS/ USA
13
Introduction ABAQUS
ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Une exprience reconnue du
calcul par lments finis d ans
l’industrie et les laboratoires
¥
Boeing - BCA (USA)
75 % de la flotte mondiale
Analyse non-lina ire et effets d’endommagement de structures
Optimisation en conception de structures
Analyse en propagation de fissures sur panneau de fuselage pressuris
Etude d’application de fabrication telle que l’analyse du formage de rivets
¥
CORUS (NL)
18 millions de tonnes d’acier en 2001
Simulation du systme de laminage p our les produits longs
Optimisation du nombre de passage en laminage
¥
Honda (J)
Nouveau systme de tran smission continue - rduction con sommation
Prvision de la rponse dy namique et des contraintes pour la durabilit du sy stme
¥
Motorola iDEN (USA)
Tlphone port able
Simulation des essais de chute
Etude des structures l’impact
14
Introduction ABAQUS
ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Une exprience reconnue du calcul
par lments finis dans l’indus trie
et les laboratoires (fin)
Quelques exemples d’utilisation l’EM AC
¥
Modlisation d e l’crasement d’une p araison de verre (N. Feraud, 1997)
Etude de la mise en forme de verre pour la fabrication de bouteille
¥
Thermique des outils d’emboutissage (G. Yang, 1997)
Analyse des effets de l’crouissag e et du frottement sur l’chauffe ment des outils
¥
Comportement thermomcanique d’assembl ages (M. Guillotin, 1999)
Etude d’assemblages c ramiques multiblocs pour la mise en forme de superalliages
¥
Etude du faiencage d’un acier par fatigue thermique (S. Jean, 1999)
Modlis ation de la rp onse thermo-lastique d’un e prouvette de fatigue thermique
¥
Conception d’un outillage d’emboutissage (E. Mathey, 2001)
Dimensionnement d’un outillage d’emboutissage pour l’ tude des effets d’usure
¥
Comportement de bton rfractaire (D. Garriga-Majo , 2002)
Modlis ation du comportement mcanique d’un b ton-rfract
¥
aire renforc
Etude mcanique du contact tle et rayon de matrice (D. Att af, 2003)
Etude de la dgr adation de rayons de matrice d’emboutissage
15
Introduction ABAQUS
ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Un fonctionnement multiplateforme assure sa prnit
Une varit de systmes d’exploitation et d
e machines
ABAQUS doc
16
Introduction ABAQUS
ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Documentation
4 documentations d’auto-apprentissage
¥
¥
¥
¥
Getting Started with
Getting Started with
Getting Started with
Getting Started with
ABAQUS/Standard: Interactive Version
ABAQUS/Explicit: Interactive Version
ABAQUS/Standard: Keywords Version
ABAQUS Explicit: Keywords Version
3 manuels utilisateurs
¥
¥
¥
ABAQUS/Standard User’s Manual
ABAQUS/Explicit User’s Manual
ABAQUS/CAE User’s Manual
2 manuels d’exemples
¥
¥
ABAQUS Example Problems Manual (75 exemples documents, f ichier donne s, rsultats)
ABAQUS Benchmarks Manual (200 cas)
17
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
Simplicit de mise ˇuvre
1 - Introduction
2 - L’analyse de problmes de thermo-mcanique
3- Pourquoi le choix d’ABAQUS ?
4- Simplicit de la mise ˇuvre
3 tapes pour raliser un mo dle et l’ tudier
Intgr es dans un mme env ironnement de travail graphique et interactif
Avec des acc s directs au fichier de donnes
¥ Mise en donnes dtaill e
— Vue gnra le
— Maillage
— Proprits d es matriaux ( cas mca et thermique)
— Interaction extrieure e t contact
— Conditions aux limites
— Etape d’analyse
¥ L’accs
une bote outils pour la rsoluti on par lmen ts finis
PAUSE
5 - Exemples de l’ouverture
6 - Etude d’un modle avec ABA QUS CAE (1)
18
(1) CAE
: Computer Aided Engineering
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
3 tapes pour raliser un
modle et l’ tudier
CAO
(IDEAS“,CA TIA“,)
¥
ABAQUS/CAE
Mise en donnes
Editeur
(XEMACS,
¥
¥
Rsolution du problm
…)
ABAQUS Pre
e
ABAQUS Solveur
ABAQUS/CAE
ABAQUS Solveur
ABAQUS Post
ABAQUS View
Analyse des rsult ats
Version 5.X
Version 6.X
19
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
Intgres dans un environnement
graphique interactif
Environnement commun
¥ Mise en donnes
—
—
—
—
—
—
—
¥
Module
Module
Module
Module
Module
Module
Module
Part
Property
Assembly
Step
Load
Mesh
Job
Analyse des rsult ats
Action en 3 "clic" par menu
¥ Menu 1
¥ Deroulement 2
¥ Fentre spcialis e 3
ABAQUS doc
Action directe par icne
Version 6.X
20
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
Accs direct au fichier de
donnes
Le fichier de donnes (toto.inp )
¥ Produit en sortie d’ABAQUS CAE
¥ Accessible et modifiable sous diteur (XEMACS)
— Ajout de fonctionnalits
— Mise en place des modle s utilisateurs
¥
Reprise des mt hodes de travail des versions 5.X
Commentaires
Mot-cls
Argument
**
** MATERIALS
**
*Material, name=steel
*Elastic
209000., 0.3
**
** BOUNDARY CONDITIONS
**
** Name: fixe Type: Symmetry/Antisymmetry/Encastre
*Boundary
_G6, ENCASTRE
** ----------------------------------------------**
** STEP: beamload
**
*Step, name=beamload
Load the top of the beam
*Static
1., 1., 1e-05, 1.
21
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
Mise en donnes
5 phases classiques + 1 si CAE
¥
Gomtrie (ABAQUS CAE
seulement)
¥
¥
¥
¥
¥
Maillage
Proprits des m atriaux
Interaction extrieure et contact
Conditions aux limites
Etapes d’analyse
Modèle de calcul
— Mode d’analyse (mca statique, dy namique mode propre, thermique, thermo-mca, )
— Sollicitations (force, dplacemen t, )
— Types de rsultats
Dtails
22
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
Mise en donnes (fin)
L’accs une bote
outils pour la rsolu tion par lments finis
¥ Mise en donnes = pr paration d’un mod le de calcul par lments fin
¥
Paramtrage des diff rentes parties du mod le
is
partir de donn es
— standards (disponibles)
— de modles utilisateur s
¥
Diffrents niveaux de besoin et d’util isation
— Initiation ou tude simple
¥ 1 : ABAQUS CAE
— Etude complexe :
¥ 2 : ABAQUS CAE + modification directe dans fichier de donn es toto.inp
¥ 3 : 2 + mod les utilisateurs ABAQUS (umat, ) ou en po st processeur (uvarm,
¥ 4 : 2 + mod les utilisateurs dfinis partir de Z-ABA (mode utilisateur)
¥ 5 : 2 + mod les utilisateurs dfinis partir de Z-ABA (mode dvelop peur)
)
23
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Exemples
Etude
Exemples d’ouverture ?
1 - Introduction
2 - L’analyse de problmes de thermo-mcanique
3- Pourquoi le choix d’ABAQUS ?
4- Simplicit de la mise ˇuvre
PAUSE
5 - Exemples de l’ouverture
Intgration d e modles utilis ateurs
1- Modle de comportement lastique endommageable d’un bto n - umat (F. Nazaret)
2- Post-traitement des rsultats - uvarm (F. Nazaret)
3- Utilisation d’un modle de comp ortement visco-plastique - Z-ABA(V. Velay)
4- Dtermina tion des conditions aux limites en thermique - Z-OPTIM (V. Velay)
Un large choix de domaines d’application
Pour un fonctionnement l’EMAC sous Unix“
6 - Etude d’un modle avec ABA QUS CAE(1)
(1) CAE
: Computer Aided Engineering
24
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Exemples
Etude
Un large choix de domaines
d’application
ABAQUS/Standard (rsolution implicite)
¥
Analyses linai res ou non-linaires
— Analyse statique ou dynamique en contraintes et dplacements
— Rponse visco-lastique ou visco-plastique
— Analyse de transfert thermique (transitoire et stationnaire)
— Analyse de diffusion de masse (transitoire et stationnaire)
— Analyse acoustique
— Problmes c oupls
¥
¥
¥
¥
¥
¥
¥
Thermo-mcanique ave c couplage r ciproque
Thermo-lectrique
Piezolec trique
Mcani que des milieux poreux saturs et no n-saturs, cou plage avec lc oulement
Thermo-mcanique ave c diffusion de masse
Couplage mcan ique/acoustique
Analyses linai res de perturbations
— Analyse statique ou dynamique en contraintes et dpla cements (mode propre, flambage, )
ABAQUS/Explicit (rsolution explicite)
— Analyse dynamique en contrainte et dplacem ent
25
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Exemples
Etude
Pour un fonctionnement l’EMAC
sous Unix“
Installation EMAC des licences ABAQUS
¥ Au 1/2/03 : licences jeton (4 k /an) :
— 5 ABAQUS 6.2 (ou ABAQUS 5.8) (licence 20 et 21)
— 2 ABAQUS Viewer en 6.2 ou ABAQUS Post en 5.8 (licence 22)
— 3 ABAQUS CAE (licence 24)
¥
Serveur de licence
— Machine : nation
— Programme : lmgr (permet l’utilisation htrog
¥
ne 5.8 et 6.2)
Utilisation
— Machine : toute station Unix“ dont versio n O.S. 5.8. Si possible machine du CROMeP !
Nom
Type
O.S.
RAM (MO) Nb.proc. Freq (MHz)
ambroise
montrouge
michel
maillot
massena
mabillon
malesherbe
Ultra 5_10
Ultra 5_10
Sun Blade 100
Sun Blade 100
Ultra_1
Sun-Fire-280R
Sun Blade 100
5.8
5.8
5.8
5.8
5.9
5.9
5.9
4096
192
384
384
128
4096
384
1
1
1
1
1
2
1
360
270
502
502
167
900
502
26
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Exemples
Etude
Pour un fonctionnement l’EMAC
sous Unix“
Accs
¥ Chemin gnral ( ajouter
–
¥
/usr/local/abaqus_6.2/Commands/
CAE :
–
¥
la variable d’environnement $ path)
abaqus cae
Viewer :
— abaqus view
¥
Solveur
— abaqus job=XXX
¥
Documentation
— abaqus doc
27
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
Etude d’un modle avec
ABAQUS CAE
1 - Introduction
2 - L’analyse de problmes de thermo-mcanique
3- Pourquoi le choix d’ABAQUS ?
4- Simplicit de la mise ˇuvre
PAUSE
5 - Exemples de l’ouverture
6 - Etude d’un modle avec ABA QUS CAE
Cration d ’un modle a vec ABAQUS CAE
La ralisat ion du calcul sous UNIX
L’analyse des rsu ltats avec ABAQUS CAE
ABAQUS doc
28
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
Cration d’un modle avec
ABAQUS CAE
Les 7 tapes de la cration
¥ Gom trie (Module Part)
–
¥
Poutre (200x20x25 mm3) - beam
Proprit s mat riaux (Module Property)
–
¥
du modle
Material : Isotrope linéaire élastique
E=209 103 MPa, =0.3 : steel
Assemblage du modle (Module Assembl y)
— Assembly : beam
¥
Etape de calcul (Module Step)
— Step : Beamload, static, general,
– Output : field output request
¥
Conditions aux limites et chargement (Module Load)
— BC : fixed initial (encastrement à l'origine)
– Load : pressure 0,5 MPa
¥
Maillage (Module Mesh)
–
¥
Hexa - Analyse en contraintes - 10 mm de pas
Prparation de la r solution (Module Job)
–
CAE poutre
Job = poutre-deform
Le fichier de donnes poutre-deform.inp est prt !
29
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
La ralisation du calcul
sous UNIX
Passage sous UNIX
¥ Connexion la machine l ocale ou sinon serveur si besoin (plus de rapidit)
¥ Lancement du calcul
— En intractif
abaqus job=poutre-deform interactive
— En tche de fond
abaqus job=poutre-deform
30
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
L’analyse des rsultats
avec ABAQUS CAE
Retour dans ABAQUS CAE
¥ Visualisation des rsultats (Module Vis ualisation)
–
–
–
–
–
¥
du fichier "odb" : poutre-deform.odb
du maillage initial : plot > undeformed shape
de la déformée : plot > deformed shape
des contours : plot > contours (par défaut V. Mises)
d'autres résultats : Result > field output (choix)
Sortie d’un rsultat graphique
–
¥
Sélection
Affichage
Affichage
Affichage
Affichage
Sélection : File > Print > dans fichier (format PS) ou pour rapport
(format EPS, PNG, TIFF, …)
Information d’une valeur locale
— Sélection : Tools > Query > Probe values et selon valeur nodale ou
élémentaire sélection des informations à observer .
31
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
Cration d’un modle avec
ABAQUS CAE
Conclusion
¥ Mise en donnes et visualis ation des rsultats avec A BAQUS CAE
—
—
—
—
¥
Forme graphique et interactive
Peu de connaissances spcifiques aux mthodes de s l ments finis
Presque aucune manipulation directe de commandes Unix“ ou de syntaxe ABAQUS“
Accessible tous
Calcul thermo-mcanique faiblem ent complexe
— Ncessite la ma trise de la schmatisation d’un problme et des
— Permet :
quations physiques
¥ La modlisa tion du comportement des matriaux et sa val idation (comparaison essais)
¥ Le dimensionnement de montages d’essais
¥ L’analyse critique des r sultats d’essais
32
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Un outil simple et ouvert pour
l’analyse de problmes de thermomcanique
Nouvelle gnration de programmes
ABAQUS (6.X)
Accessibilit et interactivit avec ABAQUS CAE
— Intgre les diff rentes tapes de t ravail,
— Rduit le rec ourt des CAO ex ternes,
Nombreux comportements et analyses disponibles en standard,
Possibilits d’ajouter ses propres dveloppement :
— Comportement,
— Frottement,
— Post-traitement,
Constitution d’un savoir-faire modlisation CROMeP durable et partageable !
33
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Page web ABAQUS/CROMeP - Projet
Archivage des modles, des fic hiers et des exemples t lcharger
Netscape : archive ABAQUS-CROMeP
http://www.enstimac.fr/recherche/mat/abaqus.html
Comportement
matriaux
Conception
outillage
¥Thermique des outils d’emboutissage (G. Yang, 1997)
¥Prsentation
¥Fichiermodle : therm-cup.inp
¥Etude mcanique du co ntact tle et ra yon de matrice(D. Attaf, 2003)
Procd
¥Prsentation
¥Fichiermodle : A80p02f18.inp
34
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Dtails de l’analyse mcanique
Procdures d’analyse mcanique
¥ Un mme fichier de donn es peut inclure di ffrentes proc dures d’analyse
¥ Procdure d’analyse m canique
¥ Analyse mcanique pure, coupl e acoustique, coupl e piezolectrique
¥ Rgime quasistatique, transitoire
¥ Base sur la th orie des petites pertubations
¥ L’analyse dynamique intgre :
—
—
—
—
¥
¥
¥
¥
¥
¥
+ recherche des frquences pr opres,
+ analyse transitoire par superposition modale
+ r ponse spectrale,
+ r ponse harmonique, spectrale
Mcanique non-lin aire
Analyse non-linaire en contraintes/d placements statique, dynamique ou
dynamique avec impacts
Procdure particuli re pour fluage (ou de relaxation), contr le du chargement
associe la vitesse de d formation (superplasti cit)
Mcanique de la rupture
Prise en compte des effets dus aux fissures
Option pour le calcul de l’intgral J
35
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Annexe 2
Procdure d’analyse thermique
¥ Analyse thermique en diffusion pure ou convection/diffusion, linaire ou non, r gime
transitoire ou permanent
¥ Procdure d’analyse thermo-mcanique
¥ En gnral fortement non-lin aire
¥ Rsolution si multane des quations de la m canique (sans effet d’ inertie) et des
quations thermiques
¥ Rsolution en r gime permanent ou transitoire
¥ Prise en compte de l’chauffement (term e source dans l’quation de la chaleur) du :
— + la dissipatio n plastique
— + aux frottements
— + aux changes th ermiques entre 2 surfaces
Procdure d’analyse des milieux poreu x
¥ Rsolution si multane des quations de la m canique (sans effet d’ inertie) et des
quations d’ coulement (loi de Darcy)
¥ Rsolution en r gime permanent ou transitoire
36
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Annexe 3
Algorithmes
¥ Problme lin aire : solution obt enue directement
¥ Problme non-lin aire en rgime permanent : solution obtenue avec itration
(contrle de la pr cision)
¥ Problme non-lin aire en rgime transit oire : solution obtenue avec itration
(contrle de la pr cision) et in crmentation (contr le du pas de temps )
— + schma d’int
¥
¥
¥
¥
¥
¥
¥
¥
¥
gration implicite Hilbert-Hughes-Taylor
Techniques de resolution
Non linarit s g omtriques
Formulation de Lagrange et de Lagrange actualises (pb d’ lasticit ou d’ lasto plasticit)
Rsolution d’ quations non-lin aires
Mthode de Newton compl te (reconstruction de la m atrice de rigidit chaque
itration)
Accl rateur de convergence pour des discon tinuits s vres
Contrle de la solution
Contrle en force, d placement, temprature chaque pas
Critre sur les r sidus (mini mum) associs chaque type d’ quations
37
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
Mise en donnes dtaille
Maillage
¥ Description 1D, 2D (planes, axisymtrique, 3D
¥ Bibliothque dl ments (~˚860 lm
ents standards)
— Elments de MMC(1)
¥ 1D,
¥ 2D (contraintes planes, d formations planes, axisymtrique),
¥ 3D
li lanaly se effectue (mcanique, thermique , thermomcanique,
)
— Structures particulires :
¥ poutres (Euler-Bernoulli, ),,
¥ plaques (Love-Kirchoff, ),
¥ coques, ˚
— "Elment" ou contou rs rigides
¥
Elment utilisateur
(1) MMC
: Mecanique des Milieux Continus
ABAQUS doc
38
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
Mise en donnes
dtaille (suite)
Proprits des matriaux (cas
mca et thermique)
¥ Gnrales (masse volumique, coeff. dilatation thermique, isotr ope, orthotrope ou anisotrope)
¥ Comportement l astique et plastique
—
—
—
—
—
Elastique : linaire isotr ope/orthotrope, anisotrope
Hypolastique : matriau dont les proprits lastiques dp endent de la dformation
Hyperlastique : matriau last ique compressible
Viscolastique : dcomposition en srie de Pron y ou du module de relaxation
Plastique :
¥ critres : iso trope Von Mises, anisotrope Hill quadratique
¥ crouissage : isotrope, cinmatique, Drucker- Prager, Cap
¥ loi dvolution point/point : , p, (T)
¥ Modle utilisateur
— Endommagement coupl
¥
Proprits thermiques
—
—
—
—
¥
la plasticit,
capacit calo rifique
conductivit
chaleur latente, chaleur spcifique
facteur de conversion plastique
˚Matriau utilisateur
39
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
Mise en donnes
dtaille (suite)
Interaction extrieure et contact
¥ Description tendue pour mod lisation de l’ interaction entre diffrents corps
matrialis e par des interfaces quan d :
—
—
—
—
¥
Les solides rentrent en contact
Pr sence de contraintes cinmatiques
Pr sence de connexion avec l’extrieur
Echange de chaleur par radiation
Analyse mcanique
— Effet du cisaillement en surface du au frottement de contact
— Modles de fro ttement : Coulomb, modle utilisateur
¥
Analyse thermique
— Fonction d’ change par radiation, rsistance the rmique de contact entre deux surfaces.
— Rsistance th ermique de contact ( cartement des surfaces)
¥
˚Modle utilisateur
40
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
Mise en donnes
dtaille (suite)
Conditions aux limites
¥ Ponctuelle (impose aux n ˇuds) :
—
—
—
—
¥
d placement,
rotation,
temprature,
force,
Surfacique (impose aux faces d’ lment)
— Pression,
— Flux de convection,
— Flux rayonnement,
¥
Volumique (impose au volume)
— gravit,
— acclration,
¥
˚Modle utilisateur
41
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
oeuvre Exemples
Etude
Mise en donnes
dtaille (suite)
Etape d’analyse
¥ Mode d’analyse
— statique (lin aire ou non-linaire)
— dynamique
— thermo-m canique couple
—
¥
Sollicitations
— Ponctuelle (dplacements, rota tions, temprature, ef forts)
— Surfacique (pression, flux de rayonnement, flux de convection)
— Volumique (gravit, acc lration)
¥
Choix de rsultats
— Valeur de champs :
¥ aux nˇudx (dplacements, rot ations, temp rature, efforts)
¥ aux l ments (dformation, contra intes)
— Valeur historique (aux nˇuds, aux
lments)
42
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Cratio
Etuden
Mise en donnes
dtaille (suite)
Cration ou modi fication des fichiers de donnes (XXX. inp) avec XEMACS
¥
Fichier de donnes structur
—
—
—
—
¥
Quelques mot-clefs classiques
–
–
¥
Mot-clefs : *Expression, ...
Param tres spcifiant les o ptions
Ecriture au format ASCII lisble sous diteur
Pas de ligne "blanche"
*NODE : Dfinition des n ˇuds du maillage
— *Node
1,
100.,
10.,
2,
90.,
10.,
*ELEMENT : Dfinition des lments du maillage
— *Element, type=C3D8I
1, 85, 86, 107, 106,
1,
2, 86, 87, 108, 107,
2,
0.
0.
2,
3,
23,
24,
22
23
Modification possible partir du fichier CAE mais pas l’inverse !
43
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Cratio
Etuden
Mise en donnes
dtaille (suite)
Cas de la poutre en flexion
25 mot-clefs pour d finir le modle !
*Assembly, name=Assembly
*Boundary
*Dsload
*El Print, freq=999999
*Elastic
*Element, type=C3D8I
*Elset, elset=__G7_S2, internal
*End Assembly
*End Instance
*End Part
*End Step
*Heading
*Instance, name=beam-1, part=beam
*Material, name=steel
*Node
*Node Print, freq=999999
*Nset, nset=_G6, internal, instance=beam1, generate
*Output, field, variable=PRESELECT
*Output, history, variable=PRESELECT
*Part, name=beam
*Restart, write, frequency=1
*Solid Section, elset=_I1, material=steel
*Static
*Step, name=beamload
*Surface, type=ELEMENT, name=_G7
Retour
44
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
Cration d’un modle avec
ABAQUS CAE
Les 7 tapes de la cration
¥ 1-Gom trie (Module Part)
–
du modle
Poutre (200x20x25 mm3) - beam
45
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
Cration d’un modle avec
ABAQUS CAE
Les 7 tapes de la cration
du modle
¥ 2-Proprits mat riaux (Module Property)
–
Material : Isotrope linéaire élastique
E=209 103 MPa, =0.3 : steel
46
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
Cration d’un modle avec
ABAQUS CAE
Les 7 tapes de la cration
du modle
¥ 3-Assemblage du modle (Module Assem bly)
— Assembly : beam
47
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
Cration d’un modle avec
ABAQUS CAE
Les 7 tapes de la cration
du modle
¥ 4-Etape de calcul (Module Step)
— Step : Beamload, static, general,
– Output : field output request
48
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
Cration d’un modle avec
ABAQUS CAE
Les 7 tapes de la cration
du modle
¥ 5-Conditions aux limites et chargement (Module Load)
— BC : fixed initial (encastrement à l'origine)
– Load : pressure 0,5 MPa
49
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
Cration d’un modle avec
ABAQUS CAE
Les 7 tapes de la cration
¥ 6-Maillage (Module Mesh)
–
du modle
Hexa - Analyse en contraintes - 10 mm de pas
50
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
Cration d’un modle avec
ABAQUS CAE
Les 7 tapes de la cration
du modle
¥ 7-Prparation de la r solution (Module Job)
–
Job = poutre-deform
51
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
La ralisation du calcul
sous UNIX
Passage sous UNIX
¥ Connexion la machine l ocale ou sinon serveur si besoin (plus de rapidit)
¥ Lancement du calcul
— En intractif
poutre-deform.inp
abaqus job=poutre-deform interactive
— En tche de fond
abaqus job=poutre-deform
1
poutre-deform.log
poutre-deform.dat
poutre-deform.odb
…
poutre-deform.log
poutre-deform.dat
poutre-deform.odb
poutre-deform.msg
poutre-deform.fil
2
ABAQUS JOB job-deform
Begin Solver Input File Processor
Tue Mar 04 17:29:36 2003
Run /usr/local/abaqus_6.2/6.2-1/exec/pre.x
ABAQUS/STANDARD is running on a Category B machine
and has checked out 5 Network Tokens
from the license server on nation
(10 network tokens out of 15 remain available).
Tue Mar 04 17:29:45 2003
End Solver Input File Processor
Begin ABAQUS/Standard Analysis
Tue Mar 04 17:29:45 2003
Run /usr/local/abaqus_6.2/6.2-1/exec/standard.x
ABAQUS/STANDARD is running on a Category B machine
and has checked out 5 Network Tokens
from the license server on nation
(10 network tokens out of 15 remain available).
Tue Mar 04 17:29:57 2003
End ABAQUS/Standard Analysis
52
ABAQUS JOB job-deform COMPLETED
Introduction ABAQUS
Mise en ˇuvre
Exemples
Etude
Etude
L’analyse des rsultats
avec ABAQUS CAE
Retour dans ABAQUS CAE
¥ Visualisation des rsultats (Module Vis ualisation)
–
–
Sélection du fichier "odb" : poutre-deform.odb
Affichage des contours : plot > contours (par défaut V. Mises)
Retour
53