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Modlisation des pylnes avec Code_Aster
Laure PELLET Bernard RIOU R17 (Coordination lectrique et Mcanique des Ouvrages)116 mars 2006 EDF R&D
Christophe PEYRARD Thomas DE SOZA
Modlisation des pylnes avec Code_Aster1. tat actuel et volutions ncessaires 2. La dynamique 3. Le post-lastique 4. Les assemblages boulonns 5. Les pylnes architecturs
2
16 mars 2006
EDF R&D
1.
tat actuel et volutions ncessaires Interface Everest : Modlisation EF
3
16 mars 2006
EDF R&D
1.
tat actuel et volutions ncessaires
Modlisation laide dEverest
+
Poutres multi-fibres de Code_Aster
Bonne connaissance du transit deffort dans un pylne
4
16 mars 2006
EDF R&D
1.
Lvolution des besoins RTE
Politique de scurisation de RTE
pylne anti-cascade
Charge de dimensionnement forfaitaire Charges relles?Modlisation de la chute dun pylne Post-lastique Liaisons boulonnes Dynamique
Calcul de ligne avec chute dun pylne
Charge sur pylnes adjacents516 mars 2006 EDF R&D
2.
Effets dynamiques sur les pylnes
Rupture dun conducteur
statiques Efforts dynamiques
6
16 mars 2006
EDF R&D
7
2.
16 mars 2006
Effort en N
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
0
Effets dynamiques sur les pylnes
EDF R&D
Effort dynamique sur le pylne adjacent
Effort Dynamique et rglementation actuelle pour le cas de rupture de conducteur
Temps en secondes
2, 00 E 1 , -0 2 00 E 1 , -0 1 80 E 2 , -0 1 60 E 3 , -0 1 40 E 4 , -0 1 20 E 5 , -0 1 00 E 5 , -0 1 80 E 6 , -0 1 60 E 7 , -0 1 40 E 8 , -0 1 20 E 9 , -0 1 00 E 9 , -0 1 80 E 1 , -0 06 1 E 1, + 0 14 0 E 1, + 0 22 0 E 1, + 0 30 0 E 1, + 0 38 0 E 1, + 0 46 0 E 1, + 0 54 0 E 1, + 0 62 0 E 1, + 0 70 0 E 1, + 0 78 0 E 1, + 0 86 0 E 1, + 0 94 0 E 2, + 0 02 0 E 2, + 0 10 0 E 2, + 0 18 0 E+ 00Effort dynamique 0,7 Ti
Tension cble
Effort rsiduel
8
2.
0,E+00
5,E+04
1,E+05
2,E+05
2,E+05
3,E+05
3,E+05
-1,E+05
-5,E+04
16 mars 2006
Pylne complet + Efforts dynamique
STAT_NON_LINE
Effets dynamiques sur les pylnes
EDF R&D
2, E0 2, 2 E0 4, 1 E01 6, E0 8, 1 E1, 01 E+ 1, 00 E+ 1, 00 E+ 2, 00 E+ 2, 00 E+ 2, 00 E+ 2, 00 E+ 2, 00 E+ 3, 00 E+ 3, 00 E+ 3, 00 E+ 3, 00 E+ 3, 00 E+ 4, 00 E+ 4, 00 E+ 4, 00 E+ 4, 00 E+ 4, 00 E+ 5, 00 E+ 5, 00 E+ 5, 00 E+ 5, 00 E+ 5, 00 E+ 6, 00 E+ 6, 00 E+ 6, 00 E+ 6, 00 E+ 6, 00 E+ 7, 00 E+ 7, 00 E+ 7, 00 E+ 7, 00 E+ 7, 00 E+ 8, 00 E+ 8, 00 E+ 00
Efforts transmis aux fondations
DYNA_NON_LINESTAT DYNA
2.
Effets dynamiques sur les pylnesAnalyse spectrale des efforts18000000 16000000
14000000
12000000
Amplitude
10000000
8000000
6000000
4000000
2000000
023 20 21 13 19 16 10 10 11 12 12 14 14 15 17 17 18 19 21 22 23 25 24 8 6 3 0 1 1 2 4 4 5 6 7 8 9
frequence en Hz
Prise en compte des effets dynamique indispensable en cas de chargement brutal (rupture conducteur, dcharge de givre, )916 mars 2006 EDF R&D
Modlisation des pylnes avec Code_Aster1. tat actuel et volutions ncessaires 2. La dynamique 3. Le post-lastique 4. Les assemblages boulonns 5. Les pylnes architecturs
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16 mars 2006
EDF R&D
3.
Le post-lastique
?
Que se passe-t-il aprs le dbut de la plastification / flambement Ruine ?1116 mars 2006 EDF R&D
3.
Le Post-lastique - Oprateurs tests
STAT_NON_LINE
1POU_D_T_GD
2POU_D_TGM + PETIT_REAC
Calcul grands dplacements
Calcul en plasticit(approximation des grands dplacements)
12
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EDF R&D
3.
Le Post-lastique - Oprateurs tests
Structure test + pr-dformation initier le flambementMODE_ITER_SIMULT
F
C
D
B
E
+CREA_CHAMP + MODI_MAILLAGEA F
10-3
13
16 mars 2006
EDF R&D
3.
Le Post-lastique
Premiers rsultats obtenus (POU_D_T_GD)5000
Efforts dans les barres
FNBD NAB
4000
C
D
3000
2000
1000
NAE0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
0
B
E
-1000
NCE NBC = NCD = NDE NBF NEF Flambement barre EF A F
-2000
-3000
-4000
Fc-5000
Chargement
14
16 mars 2006
EDF R&D
3.
Le Post-lastique
Premiers rsultats obtenus 1 POU_D_T_GDrobuste mais ne permet pas la modlisation de la plasticit
2 POU_D_TGM + PETIT_REACplasticit progressive observe mais difficult de convergence
dveloppement dun nouvel lment
15
16 mars 2006
EDF R&D
3.
Le Post-lastique
Dveloppements envisagsPOU_D_TGM + cinmatique GREEN_GR
Traitement des problmes de plasticit en Grandes Rotations
Application dautres domaines que les pylnes (charpente mtalliques)
16
16 mars 2006
EDF R&D
Modlisation des pylnes avec Code_Aster1. tat actuel et volutions ncessaires 2. La dynamique 3. Le post-lastique 4. Les assemblages boulonns 5. Les pylnes architecturs
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16 mars 2006
EDF R&D
4.
Les assemblages boulonns
Ils reprsentent les conditions limites Ils sont le sige de lamortissement
flambement dynamique
La raideur des assemblages influence la descente de charge1816 mars 2006 EDF R&D
4.
Les assemblages boulonns
Modle actuel
raideur forfaitaire dans les liaisons boulonnes
(plasticit, frottement, contact,)
volution de loutil Everest
modlisation fine des assemblages boulonns
Collaboration CEMEF
laborer un modle simplifi1916 mars 2006 EDF R&D
4.
Les assemblages boulonns
4.1. Identification du comportement exact dun assemblage boulonn Modlisation fine 3D : jeu, contact, frottement, plasticit.
20
16 mars 2006
EDF R&D
4.
Les assemblages boulonns
4.2. Validation par rapport des essais antrieurs
21
16 mars 2006
EDF R&D
4.
Les assemblages boulonns
4.3. Dveloppement dun lment quivalent dans ASTER
1 10 000 1 00 000 90 000 80 000 70 000E ffort ( N)
ELEMENT EQUIVALENT Poutre + Discret
60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 0 - 10 000 D p la ce m en t (mm ) 0.5 1 1. 5 2 2 .5 3
ELEMENTS DE CONTACT
Paramtres de llment : donnes physiques (jeux, serrage, coefficient de frottement, )
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16 mars 2006
EDF R&D
4.
Les assemblages boulonns
4.4. Implantation dans EVEREST
fin 2006
(choix pour lutilisateur des diffrents paramtres de boulonnage)
Sensibilit du calcul aux paramtres. OTM juin 2007 : qualification numrique des supports (sans essais) ? forte mise contribution des modles dvelopps dans Aster (driv partielle)
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EDF R&D
5.
Les pylnes architecturs
Concours darchitectes 1994-95 meilleure acceptabilit des lignes lors des dbats publics Reprise dune modlisation ancienne mise jour tude inhabituelle par son aspect automatisation du posttraitement
24
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EDF R&D
5.
Les pylnes architecturs : le Fougre (RFR)
25
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EDF R&D
5.
Les pylnes architecturs : le Roseau (Mimram)
26
16 mars 2006
EDF R&D
5.
Les pylnes architecturs : Objectifs
Besoin du client : largir limplantation des pylnestre capable de connatre rapidement le taux de travail dun support pour un cas de charge donn
Rponse proposeDomaine dutilisation en fonction des VHL (efforts sur le pylne)V
Chargement acceptable (dans domaine) < 1L
Chargement inacceptable (hors domaine) > 1
Frontire ( = 1) = taux de travail2716 mars 2006 EDF R&D
H
5.1 Maillage MIMRAM (raidisseur platine tubes niveaux 7 bis)235 000 nuds 238 000 lments
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5.1 Maillage MIMRAM (jonction bras - platine)
29
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EDF R&D
5.1 Maillage RFR
11 259 nuds
15 863 lments
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EDF R&D
5.1 Validation
Comparaison aux essais effectus Sens Support RFRDplacement sur un point daccrochageEssais Hypothse A Haubanage total Givre02 Modle existant Modle mis jour
Ux Uy Uz Ux Uy Uz Ux Uy Uz-30 -22 -18 -1 1 -53 -44 -18 -11 -5 -1 2 68 -42 -34 -19 -40 -27 -16 -6 3 -52 -42
109 -31
112 -24
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EDF R&D
5.2 Critres de tenue (taux de travail) 1- Plasticit Pas de dpassement de la limite lastique =VM/ECalcul de la contrainte quivalente de Von Mises.
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EDF R&D
5.2 Critres de tenue (taux de travail) 2- Flambement pas de dpassement de la charge critiqueMODE_ITER_SIMULT
Cas du Mimram : 7h CPU 12Go requis (week-end) Arguments : -max_base 50000 = 4 (1er mode)(La charge critique vaut 4 fois la charge nominale)
=1/3316 mars 2006 EDF R&D
5.2 Critres de tenue (taux de travail) 3- Boulons pas de dpassement des efforts admissibles Calcul des efforts gnraliss dans les sections boulonnes (Aster) Calcul des efforts exercs sur chaque boulon (Macro Excel)Centre de rduction des efforts
cisaillement et tractionFn = N y x + Mf1 + Mf 2 n yi2 xi2 2 2
Calcul des efforts admissibles (Norme)
yi M z +( Fy + xi M z ) 2 Ftr =( Fx ) n ai2 n ai2
Taux de travail des boulons (Macro Excel)3416 mars 2006 EDF R&D
=F/Fadm
5.3 AutomatisationV PATATOIDES max=1 L
Modlisation de rfrence Plans dexprienceRsultats Descriptif des chargements -Chargement 1 Fx, Fy, Fz - - Chargement N Fx, Fy, Fz
Maillage
Fichier de commandes Aster
H
Interpolations linaires ou quadratiquesIndice Chgt V Chgt 1 Chgt 2 x H y L w
plast. boul. flbtp% b% f%
Shell scriptCommandes (Chgt 1) Commandes (Chgt 2)
Commandes (Chgt n)
Macro Excel
Copie sous Windows
N calculs sur la machine centralise AsterRsultats 1 Rsultats 2 Rsultats n
Shell script
Flbt n
Contraintes n
Efforts n
Flbt 1 Contraintes 1 Efforts 1
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EDF R&D
5.4 Domaine dutilisation Interpolation : On procde par quartier de lespaceV
et par mode de ruine 1 2H
On interpole les taux obtenus par une fonction quadratique / linaire :
(V , H , L) = m1V + m2 H + m3 L + m4V 2 + m5 H 2 + m6 L2 + m7VH + m8VL + m9 HL + b
Recherche dune bonne prcision au voisinage de 13616 mars 2006 EDF R&D
=1
5.4 Reprsentation graphique LinaireV-30 kN
H-25kNH (N)
L-15kN
Courbe L fonction de H V donn-90000 -80000 -70000 -60000 -50000 -40000 -30000 -20000 -10000 0 0
-5000
-10000 L (N) -15000 -20000 -25000 -300003716 mars 2006 EDF R&D
Conclusions
Plusieurs chantiers entrepris Dynamique Post-lastique Assemblages boulonns modlisation toujours plus raliste des structures treillis. dveloppements bnfiques la communaut Aster. promotion du Code_Aster (auprs des partenaires).
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