background image
Code_Aster
®
Version
5.0
Titre :
TPLP02 Carré orthotrope
Date :
20/09/02
Auteur(s) :
C. DURAND, E. VISSE, F. LEBOUVIER
Clé
:
V4.05.002-A
Page :
1/6
Manuel de Validation
Fascicule V4.05 : Thermiques stationnaires des structures planes
HT-66/02/001/A
Organisme(s) :
EDF/AMA, EDF/UTO/SIS, Delta CAD















Manuel de Validation
Fascicule V4.05 : Thermique stationnaire des structures planes
Document V4.05.002



TPLP02 - Carré orthotrope




Résumé :

Ce test est issu de la validation indépendante de la version 3 en thermique stationnaire linéaire.

Il s'agit d'un problème 2D plan représenté par une seule modélisation (plane).

Les fonctionnalités testées sont l'utilisation d'éléments thermiques plans, d'un matériau orthotrope, de trois
types de conditions limites :
- convection
-
variation linéaire des températures extérieures,
- flux
imposé.

Les résultats sont comparés avec une solution analytique (VPCS).
background image
Code_Aster
®
Version
5.0
Titre :
TPLP02 Carré orthotrope
Date :
20/09/02
Auteur(s) :
C. DURAND, E. VISSE, F. LEBOUVIER
Clé
:
V4.05.002-A
Page :
2/6
Manuel de Validation
Fascicule V4.05 : Thermiques stationnaires des structures planes
HT-66/02/001/A
1
Problème de référence
1.1 Géométrie

X
Y
a
O
Cube d'arête a = 0.2 m
Centre du cube = (0.,0.)

1.2
Propriétés du matériau
x
= 1.0 W/m.°C
conductivité thermique suivant l'axe x
y
= 0.75 W/m.°C
conductivité thermique suivant l'axe y

1.3
Conditions aux limites et chargements
·
densité de flux :
y
= 60 W/m²
face y =
-
0.1 (flux entrant)
y
= -60 W/m²
face y = 0.1 (flux sortant)
·
convection sur les faces x =
-
0.1 et x = 0.1 : h = 15 W/m² °C,
·
variation linéaire des températures extérieures :
- T
ext
= 30 - 80y face x =
-
0.1,
- T
ext
= 15 - 80y face x = 0.1.

1.4 Conditions
initiales
Sans objet.
background image
Code_Aster
®
Version
5.0
Titre :
TPLP02 Carré orthotrope
Date :
20/09/02
Auteur(s) :
C. DURAND, E. VISSE, F. LEBOUVIER
Clé
:
V4.05.002-A
Page :
3/6
Manuel de Validation
Fascicule V4.05 : Thermiques stationnaires des structures planes
HT-66/02/001/A
2
Solution de référence
2.1
Méthode de calcul utilisée pour la solution de référence
La solution de référence est celle donnée dans la fiche TPLP02/89 du guide VPCS
Solution analytique.
T(x,y,z) = ax + by + d = -45x -80y + 22.5

Figure 0.1
Figure 0.2
Point T(°C)
O
22.5
A
35.0
B
26.0
C
10.0
D
19.0
E
30.5
F
18.0
G
14.5
H
27.0
x
= 45 W/m² = constante
y
= 60 W/m² = constante
X
Y
O
E
D
C
B
A
D
H
F
G

2.2
Résultats de référence
Température aux points situés sur la figure ci-dessus.

2.3
Incertitude sur la solution
Solution analytique.

2.4 Références
bibliographiques
[1]
Guide de validation des progiciels de calcul de structures. Société Française des
Mécaniciens, AFNOR 1990 ISBN 2-12-486611-7
background image
Code_Aster
®
Version
5.0
Titre :
TPLP02 Carré orthotrope
Date :
20/09/02
Auteur(s) :
C. DURAND, E. VISSE, F. LEBOUVIER
Clé
:
V4.05.002-A
Page :
4/6
Manuel de Validation
Fascicule V4.05 : Thermiques stationnaires des structures planes
HT-66/02/001/A
3 Modélisation
A
3.1
Caractéristiques de la modélisation
PLAN (QUAD4)
m6
m5
x
Conditions limites:
- coté AB
y
= 60 W/m²
- coté CD
y
= -60 W/m²
- coté BC h = 15 W/m² °C
T
ext
= 15-80y
- coté AD h = 15 W/m² °C
T
ext
= 30-80y
E
D
C
B
A
H
F
G
y
O
N11
N6
N1
N66
N56
N121
N116
N111
m1
m10
m91
m100
m45
N61
m56
m50
m60
m41
m51
m96 m95

3.2
Caractéristiques du maillage
Nombre de noeuds :
121
Nombre de mailles et types : 100 QUAD4

3.3 Fonctionnalités
testées
Commandes
AFFE_MODELE
THERMIQUE
PLAN
TOUT
DEFI_MATERIAU
THER_ORTH
AFFE_CARA_ELEM
MASSIF
DEFI_FONCTION
NOM_PARA: 'X'
NOM_PARA: 'Y'
AFFE_CHAR_THER_F
ECHANGE
FLUX_REP
THER_LINEAIRE
EXCIT
CARA_ELEM
CALC_CHAM_ELEM
CARA_ELEM
FLUX_ELNO_TEMP
background image
Code_Aster
®
Version
5.0
Titre :
TPLP02 Carré orthotrope
Date :
20/09/02
Auteur(s) :
C. DURAND, E. VISSE, F. LEBOUVIER
Clé
:
V4.05.002-A
Page :
5/6
Manuel de Validation
Fascicule V4.05 : Thermiques stationnaires des structures planes
HT-66/02/001/A
4
Résultats de la modélisation A
4.1 Valeurs
testées
Identification Référence
Aster différence
tolérance
Température °C
T(O) 22.5
22.5
0.0
1%
T(A) 35.0
35.0
0.0
1%
T(B) 26.0
26.0
0.0
1%
T(C) 10.0
10.0
0.0
1%
T(D) 19.0
19.0
0.0
1%
T(E) 30.5
30.5
0.0
1%
T(F) 18.0
18.0
0.0
1%
T(G) 14.5
14.5
0.0
1%
T(H) 27.0
27.0
0.0
1%
Flux
W/m²
x
(A)
45.0 45.0 0.0 1%
x
(H)
45.0 45.0 0.0 1%
x
(D)
45.0 45.0 0.0 1%
x
(B)
45.0 45.0 0.0 1%
x
(F)
45.0 45.0 0.0 1%
x
(C)
45.0 45.0 0.0 1%
y
(A)
60.0 60.0 0.0 1%
y
(E)
60.0 60.0 0.0 1%
y
(B)
60.0 60.0 0.0 1%
y
(D)
60.0 60.0 0.0 1%
y
(G)
60.0 60.0 0.0 1%
y
(C)
60.0 60.0 0.0 1%

4.2 Paramètres
d'exécution
Version : 5.03
Machine : SGI - ORIGIN 2000 - R12000
Encombrement mémoire :
8 mégamots
Temps CPU User : 2.40 secondes
background image
Code_Aster
®
Version
5.0
Titre :
TPLP02 Carré orthotrope
Date :
20/09/02
Auteur(s) :
C. DURAND, E. VISSE, F. LEBOUVIER
Clé
:
V4.05.002-A
Page :
6/6
Manuel de Validation
Fascicule V4.05 : Thermiques stationnaires des structures planes
HT-66/02/001/A
5
Synthèse des résultats
Les résultats obtenus sont excellents. Les valeurs calculées par Aster sont identiques aux valeurs de
référence. Cela est un résultat "normalement attendu" puisque le champ solution qui est linéaire
appartient à l'espace d'interpolation de l'élément testé.
Ce test a permis de tester les commandes suivantes :
·
DEFI_FONCTION
associée à l'opérande
NOM_PARA
, permettant de définir une variation de la
température extérieure en fonction de l'abscisse ou de l'ordonnée,
·
DEFI_MATERIAU
associé au mot clé
THER_ORTH
,
permettant de définir les caractéristiques
d'un matériau orthotrope,
·
AFFE_CARA_ELEM
associé au mot clé
MASSIF
,
permettant de définir les axes d'orthotropie.