Upload
lecong
View
226
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
16 mars 2006 EDF R&D1
Modélisation des pylônes avec Code_Aster
Laure PELLET
Bernard RIOU
R17 (Coordination Électrique et Mécanique des Ouvrages)
Christophe PEYRARD
Thomas DE SOZA
16 mars 2006 EDF R&D2
Modélisation des pylônes avec Code_Aster
1. État actuel et évolutions nécessaires
2. La dynamique
3. Le post-élastique
4. Les assemblages boulonnés
5. Les pylônes architecturés
16 mars 2006 EDF R&D4
1. État actuel et évolutions nécessaires
Bonne connaissance du transit d’effort dans un pylône
Modélisation à l’aide d’Everest
+ Poutres multi-fibres de Code_Aster
16 mars 2006 EDF R&D5
1. L’évolution des besoins RTE
Politique de sécurisation de RTE � pylône anti-cascade
Charge de dimensionnement forfaitaire
Charges réelles?
Modélisation de la chute d’un pylône
Calcul de ligne avec chute d’un pylône
Charge sur pylônes adjacents
Post-élastique
Dynamique
Liaisons boulonnées
16 mars 2006 EDF R&D6
2. Effets dynamiques sur les pylônes
Rupture d’un conducteur
statiques
Efforts
dynamiques
16 mars 2006 EDF R&D7
Effort Dynamique et réglementation actuelle pour le cas de rupture de conducteur
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
2,00
E-02
1,00
E-01
1,80
E-01
2,60
E-01
3,40
E-01
4,20
E-01
5,00
E-01
5,80
E-01
6,60
E-01
7,40
E-01
8,20
E-01
9,00
E-01
9,80
E-01
1,06
E+001,
14E+00
1,22
E+001,
30E+00
1,38
E+001,
46E+00
1,54
E+001,
62E+00
1,70
E+001,
78E+00
1,86
E+001,
94E+00
2,02
E+002,
10E+00
2,18
E+00
Temps en secondes
Effo
rt e
n N
Effort dynamique
0,7 Ti
2. Effets dynamiques sur les pylônes
Effort dynamique sur le pylône adjacent
Tension câble
Effort résiduel
16 mars 2006 EDF R&D8
2. Effets dynamiques sur les pylônes
Pylône complet + Efforts dynamique � Efforts transmis aux fondations
STAT_NON_LINE DYNA_NON_LINE
-1,E+05
-5,E+04
0,E+00
5,E+04
1,E+05
2,E+05
2,E+05
3,E+05
3,E+05
2,E-0
22,E
-01
4,E-0
16,E
-01
8,E-0
11,
E+00
1,E+00
1,E+0
02,
E+00
2,E+0
02,
E+00
2,E+0
02,
E+00
3,E+0
03,
E+00
3,E+0
03,
E+00
3,E+0
04,
E+00
4,E+0
04,
E+00
4,E+00
4,E+0
05,
E+00
5,E+0
05,
E+00
5,E+0
05,
E+00
6,E+0
06,
E+00
6,E+0
06,
E+00
6,E+0
07,
E+00
7,E+0
07,
E+007,
E+00
7,E+0
08,
E+00
8,E+0
0
DYNA
STAT
16 mars 2006 EDF R&D9
2. Effets dynamiques sur les pylônes
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
12000000
14000000
16000000
18000000
0 1 1 2 3 4 4 5 6 6 7 8 8 9 10 10 11 12 12 13 14 14 15 16 17 17 18 19 19 20 21 21 22 23 23 24 25
frequence en Hz
Am
plitu
deAnalyse spectrale des efforts
� Prise en compte des effets dynamique indispensable en cas de chargement brutal (rupture conducteur, décharge de givre, …)
16 mars 2006 EDF R&D10
Modélisation des pylônes avec Code_Aster
1. État actuel et évolutions nécessaires
2. La dynamique
3. Le post-élastique
4. Les assemblages boulonnés
5. Les pylônes architecturés
16 mars 2006 EDF R&D11
3. Le post-élastique
?
Que se passe-t-il après le début de la plastification / flambement
� Ruine ?
16 mars 2006 EDF R&D12
3. Le Post-élastique - Opérateurs testés
1
POU_D_T_GD
Calcul grands déplacements
2
POU_D_TGM + PETIT_REAC
Calcul en plasticité(approximation des grands déplacements)
STAT_NON_LINE
16 mars 2006 EDF R&D13
3. Le Post-élastique - Opérateurs testés
Structure test
+ pré-déformation
� initier le flambement
A
B
C D
E
F
F
MODE_ITER_SIMULT
+CREA_CHAMP + MODI_MAILLAGE
10-3
16 mars 2006 EDF R&D14
3. Le Post-élastique
Premiers résultats obtenus (POU_D_T_GD)
-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
NEF
NBF
NBC = NCD = NDE
NAE
NABNBD
NCE
A
B
C D
E
F
F
Efforts dans les barres
ChargementFlambement barre EF
Fc
16 mars 2006 EDF R&D15
3. Le Post-élastique
Premiers résultats obtenus
1 POU_D_T_GD
� robuste mais ne permet pas la modélisation de la plasticité
2 POU_D_TGM + PETIT_REAC
� plasticité progressive observée mais difficulté de convergence
développement d’un nouvel élément
16 mars 2006 EDF R&D16
3. Le Post-élastique
Développements envisagés
POU_D_TGM+ cinématique GREEN_GR
� Traitement des problèmes de plasticité en Grandes Rotations
� Application à d’autres domaines que les pylônes (charpente métalliques…)
16 mars 2006 EDF R&D17
Modélisation des pylônes avec Code_Aster
1. État actuel et évolutions nécessaires
2. La dynamique
3. Le post-élastique
4. Les assemblages boulonnés
5. Les pylônes architecturés
16 mars 2006 EDF R&D18
4. Les assemblages boulonnés
� Ils représentent les conditions limites � flambement
� Ils sont le siège de l’amortissement � dynamique
� La raideur des assemblages influence la descente de charge
16 mars 2006 EDF R&D19
4. Les assemblages boulonnés
Modèle actuel � raideur forfaitaire dans les liaisons boulonnées
(plasticité, frottement, contact,…)
Évolution de l’outil Everest
modélisation fine des assemblages boulonnés
Collaboration CEMEF
élaborer un modèle simplifié
16 mars 2006 EDF R&D20
4. Les assemblages boulonnés
4.1. Identification du comportement exact d’un assemblage boulonné
Modélisation fine 3D : �jeu,
�contact,
� frottement,
� plasticité.
16 mars 2006 EDF R&D21
4. Les assemblages boulonnés
4.2. Validation par rapport à des essais antérieurs
16 mars 2006 EDF R&D22
4.3. Développement d’un élément équivalent dans ASTER
Paramètres de l’élément : données physiques (jeux, serrage, coefficient de frottement, …)
4. Les assemblages boulonnés
-10000
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
110000
0 0.5 1 1. 5 2 2.5 3
Dép lace men t (mm )
Effo
rt (
N)
ELEMENTS DE
CONTACT
ELEMENT EQUIVALENT
Poutre + Discret
16 mars 2006 EDF R&D23
4. Les assemblages boulonnés
4.4. Implantation dans EVEREST � fin 2006
(choix pour l’utilisateur des différents paramètres de boulonnage)
Sensibilité du calcul aux paramètres.
� OTM juin 2007 : qualification numérique des supports (sans essais) ?
forte mise à contribution des modèles développés dans Aster (dérivé partielle…)
16 mars 2006 EDF R&D24
5. Les pylônes architecturés
Concours d’architectes 1994-95
� meilleure acceptabilité des lignes lors des débats publics
Reprise d’une modélisation ancienne mise à jour
Étude inhabituelle par son aspect automatisation du post-
traitement
16 mars 2006 EDF R&D27
5. Les pylônes architecturés : Objectifs
Besoin du client : élargir l’implantation des pylônes
� Être capable de connaître rapidement le taux de travail d’un support pour un cas de charge donné
Réponse proposée� Domaine d’utilisation en fonction des VHL (efforts sur le pylône)
V
H
L
Chargement acceptable (dans domaine) τ < 1
Chargement inacceptable (hors domaine) τ > 1
Frontière (τ = 1)
τ = taux de travail
16 mars 2006 EDF R&D28
5.1 Maillage
MIMRAM (raidisseur platine – tubes niveaux 7 bis)
235 000 nœuds
238 000 éléments
16 mars 2006 EDF R&D31
5.1 Validation
Comparaison aux essais effectués à Sens
Support RFR
Déplacement sur un point d’accrochage
-24
-42
-52
Uz
112
3
-6
Uy
-19
-34
-42
Uz
68
2
-1
Uy
-31
-44
-53
Uz
109
1
-1
Uy
-16-5-18Givre02
-27-11-22Haubanage total
-40-18-30A
UxUxUxHypothèse
Modèle
mis à jour
Modèle
existant
Essais
16 mars 2006 EDF R&D32
5.2 Critères de tenue (taux de travail)
1- Plasticité
� Pas de dépassement de la limite élastique τ=σVM/σE
Calcul de la contrainte équivalente de Von Mises.
16 mars 2006 EDF R&D33
5.2 Critères de tenue (taux de travail)
2- Flambement
� pas de dépassement de la charge critique
MODE_ITER_SIMULT
Cas du Mimram :
• 7h CPU
• 12Go requis (week-end)
• Arguments : -max_base 50000
• λ = 4 (1er mode)
(La charge critique vaut 4 fois la charge nominale)
τ=1/λ
16 mars 2006 EDF R&D34
5.2 Critères de tenue (taux de travail)
3- Boulons
� pas de dépassement des efforts admissibles
– Calcul des efforts généralisés dans les sections boulonnées (Aster)
– Calcul des efforts exercés sur chaque boulon (Macro Excel)
cisaillement et traction
– Calcul des efforts admissibles (Norme)
→→→→ Taux de travail des boulons (Macro Excel)
Centre de
réduction des
efforts
1 22 2ni i
N y xF Mf Mf
n y x= + +
∑ ∑
)()( 222
22
∑+ +
∑−=
i
ziy
i
zixtr a
MxnF
aMy
nFF
τ=F/Fadm
16 mars 2006 EDF R&D35
5.3 Automatisation
Modélisation de référence
Maillage
Fichier de commandes Aster
Résultats
Plans d’expérience
Descriptif des chargements -Chargement 1 � Fx, Fy, Fz -… - Chargement N � Fx, Fy, Fz
Shell script
Commandes (Chgt 1)
Résultats 1
Commandes (Chgt n)
Résultats n
Commandes (Chgt 2)
Résultats 2 Shell script
Flbt 1 Contraintes 1 Efforts 1
Flbt n Contraintes n Efforts n
Copie sous Windows
Macro Excel
N calculs sur la machine centralisée Aster
Indice Chgt V H L ττττplast. ττττboul. ττττflbt Chgt 1 x y w p% b% f% Chgt 2 …
PATATOIDES
…
…
…
Interpolations linéaires ou quadratiques
V
L
H
ττττmax=1
16 mars 2006 EDF R&D36
5.4 Domaine d’utilisation
Interpolation : On procède par « quartier » de l’espace
V et par mode de ruine
H
On interpole les taux obtenus par une fonction quadratique / linéaire :
Recherche d’une bonne
précision au voisinage de 1
bHLmVLmVHmLmHmVmLmHmVmLHV +++++++++= 9872
62
52
4321),,(τ
τ1τ2
τ=1
16 mars 2006 EDF R&D37
5.4 Représentation graphique
Linéaire
Courbe L fonction de H à V donné
-30000
-25000
-20000
-15000
-10000
-5000
0
-90000 -80000 -70000 -60000 -50000 -40000 -30000 -20000 -10000 0
H (N)
L (N
)
-15kN-25kN-30 kN
LHV