Code_Aster
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Version
7.1
Titre :
HSLV304 - Cylindre sous chargement thermique
Date :
06/11/03
Auteur(s) :
X. DESROCHES
Clé
:
V7.14.304-A
Page :
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Manuel de Validation
Fascicule V7.14 : Thermo-mécanique statique linéaire des systèmes volumiques
HT-66/03/008/A
Organisme(s) :
EDF-R&D/AMA
Manuel de Validation
Fascicule V7.14 : Thermo-mécanique statique linéaire des systèmes volumiques
Document V7.14.304
HSLV304 - Cylindre sous chargement thermique
Résumé :
Le but du test est de valider un chargement thermique décomposable en 2 harmoniques, appliqué à une
structure axisymétrique (cylindre en l'occurrence).
Les harmonies considérées sont les harmonies 1 et 2.
La comparaison est réalisée par rapport à un modèle coque, avec un logiciel éléments finis.
Dans la modélisation B, on impose un champ de déformations initiales
o
défini par AFFE_CHAR_MECA,
correspondant au champ de déformations issu du modèle A. Le but est de comparer les résultats par rapport à
ceux obtenus pour le modèle A.
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1
Problème de référence
1.1 Géométrie
Longueur
:
L
= 4 m
Position des points E, F, G
Epaisseur :
H
=
0.1
m
·
E, F, G
à distance Ro de l'axe
Rayon moyen :
Ro = 1 m
·
G
à mi-hauteur
1.2
Propriétés de matériaux
E = 2.1 x 10
11
Pa
= 0.3
= 0.12 x 10
4
/°C
1.3
Conditions aux limites et chargements
·
Sections AB et CD encastrées
·
Champ de température T = cos
+ sin 2
1.4 Conditions
initiales
Sans objet pour l'analyse statique.
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2
Solution de référence
2.1
Méthode de calcul utilisée pour la solution de référence
Comparaison des résultats par rapport au logiciel éléments finis CA.ST.OR-SD du CETIM.
L'élément de CA.ST.OR utilisé est un élément de coque isoparamétrique à 8 noeuds, basé sur la
formulation d'Ahmad. Il s'agit d'un élément tridimensionnel dégénéré, dont le domaine d'application
est celui des coques épaisses.
2.2
Résultats de référence
·
Déplacement et contraintes aux points E, F, G pour chaque harmonique.
·
Déplacement et contraintes aux points E, F, G pour le chargement total.
2.3
Incertitude sur la solution
Comparaison de logiciels.
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3 Modélisation
A
3.1
Caractéristiques de la modélisation
Modélisation AXIS_FOURIER, mailles QUAD8
Chargement
Champ de températures uniforme T
0
= 1.
Découpage :
80 éléments suivant la longueur
2 éléments suivant le rayon
Nom des noeuds :
A = N 1
B = N 2
C = N 3
D = N 4
E = N 9
F = N 171
G = N 371
3.2
Caractéristiques du maillage
Nombre de noeuds : 645
Nombre de mailles et types : 160 QUAD8
D
F
C
G
z
r
A E B
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3.3 Fonctionnalités
testées
AFFE_MODELE 'MECANIQUE' 'AXIS_FOURIER'
TOUT
AFFE_CHAR_MECA DDL_IMPO
CREA_CHAM AFFE
'NOEUD_TEMP_R'
TEMP
AFFE_CHAR_MECA TEMP_CALCULEE
CALC_CHAM_ELEM OPTION
MODE_FOURIER
'SIGM_ELNO_DEPL'
COMB_CHAM_NO
COMB_CHAM_ELEM
COMB_FOURIER
COMB_FOURIER
MACRO_ELAS_MULT CHAR_MECA_GLOBAL
CAS_CHARGE
MODE_FOURIER
TYPE_MODE
CHAR_MECA
'SYME'
'ANTI'
4
Résultats de la modélisation A
4.1 Valeurs
testées
Localisatio
n
Type de valeur
Référence
(Castor)
Aster %
différenc
e
Charge en cos
Point G
u
r
(m)
u
(m)
0.96 x 10
5
0.15 x 10
5
0.963057 10
5
0.152412 10
5
1.22 10
5
2.13 10
5
Charge en sin 2
Point G
u
r
(m)
0.544426 x 10
5
0.54442614
10
5
2.58 10
5
Charge totale
Point G
u
r
(m)
u
(m)
1.50748 10
5
1.52412 10
5
1.5074832 10
5
1.5241197 10
5
2.16 10
4
2.13 10
5
4.2 Remarque
Modèle EF de référence : 640 éléments de coque à 8 noeuds (10 éléments suivant la longueur
64 éléments suivant la circonférence.
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5 Modélisation
B
5.1
Caractéristiques de la modélisation
Modélisation AXIS_FOURIER, mailles QUAD8
Chargement
Champ de déformations initiales
o
constant =
T
0
, T
0
= 1.
(
rr
=
zz
=
= 0.12 x 10
4
)
Découpage :
80 éléments suivant la longueur
2 éléments suivant le rayon
Nom des noeuds :
A = N 1
B = N 2
C = N 3
D = N 4
E = N 9
F = N 171
G = N 371
5.2
Caractéristiques du maillage
Nombre de noeuds : 645
Nombre de mailles et types : 160 QUAD8
D
F
C
G
z
r
A E B
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5.3 Fonctionnalités
testées
AFFE_MODELE 'MECANIQUE' 'AXIS_FOURIER'
TOUT
AFFE_CHAR_MECA DDL_IMPO
GROUP_NO
AFFE_CHAM_NO AFFE
GROUP_NO
NOM_CMP
AFFE_CHAR_MECA TEMP_CALCULEE
CALC_CHAM_ELEM OPTION
MODE_FOURIER
'SIGM_ELNO_DEPL'
COMB_CHAM_NO
COMB_CHAM_ELEM
COMB_FOURIER
COMB_FOURIER
MACRO_ELAS_MULT CHAR_MECA_GLOBAL
CAS_CHARGE
MODE_FOURIER
TYPE_MODE
CHAR_MECA
6
Résultats de la modélisation B
6.1 Valeurs
testées
Localisatio
n
Type de valeur
Référence
(Castor)
Aster %
différenc
e
Charge en cos
Point G
u
r
(m)
u
(m)
0.96 x 10
5
0.15 x 10
5
0.963057 10
5
0.152412 10
5
1.22 10
5
2.13 10
5
Charge en sin 2
Point G
u
r
(m)
0.544426 x 10
5
0.54442614
10
5
2.58 10
5
Charge totale
Point G
u
r
(m)
u
(m)
1.50748 10
5
1.52412 10
5
1.5074832 10
5
1.5241197 10
5
2.16 10
4
2.13 10
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7
Synthèse des résultats
Les résultats obtenus pour la modélisation B dans laquelle on impose comme déformations initiales
les déformations issues de la modélisation A, sont identiques à ceux de la modélisation A.