Code_Aster ®
Version
8.1
Titre :
Opérateur THER_LINEAIRE
Date :
23/06/05
Auteur(s) :
C. DURAND Clé
:
U4.54.01-I1 Page
: 1/8
Organisme(s) : EDF-R&D/AMA
Manuel d'Utilisation
Fascicule U4.5- :Méthodes de résolution
Document : U4.54.01
Opérateur THER_LINEAIRE
1 But
Résoudre un problème de thermique linéaire en régime stationnaire ou évolutif.
Le chargement thermique est défini par le mot clé CHARGE.
La discrétisation temporelle d'un calcul évolutif est fournie par la liste d'instants définie sous le mot clé
LIST_INST. Ce calcul peut être initialisé, au premier instant, de trois manières différentes (mot clé
TEMP_INIT) :
· par une température constante,
· par un champ de température, défini au préalable, ou extrait d'un calcul précédent,
· par un calcul stationnaire préalable.
Le concept produit par cet opérateur est de type evol_ther.
Quand un calcul de sensibilité du résultat par rapport à un paramètre est demandé, il y a production
d'autant de structures de données de type evol_ther que de paramètres requis.
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: 2/8
2 Syntaxe
temper
[evol_ther]
=
THER_LINEAIRE
( reuse
=
temper,
MODELE
=
mo,
[modele]
CHAM_MATER
=
chmat,
[cham_mater]
CARA_ELEM
=
carac,
[cara_elem]
EXCIT
= _F(
CHARGE
=
char,
[charge]
FONC_MULT
=
fonc,
[fonction]
),
TEMP_INIT =_F(
/ STATIONNAIRE =
'OUI', [DEFAUT]
/ VALE
= tinit,
[R]
/
CHAM_NO =
tinit,
[cham_no_TEMP_R]
/
EVOL_THER = temp,
[evol_ther]
NUME_INIT = nuini_evol, [I]
),
SENSIBILITE=_F(
.
.
.
voir
[U4.50.02]
.
.
.
),
SENS_INIT =_F(
/ STATIONNAIRE =
'OUI', [DEFAUT]
/
EVOL_THER = temp,
[evol_ther]
NUME_INIT = nuini, [I]
),
INCREMENT =_F(
LIST_INST
=
litps,
[listr8]
NUME_INIT
= / 0,
/
nuini,
[I]
NUME_FIN
=
nufin,
[I]
),
PARM_THETA
=
/ theta,
[R]
/
0.57,
[DEFAUT]
SOLVEUR
=_F(
. . . voir [U4.50.01] . . . ),
ARCHIVAGE
=_F
( / LIST_ARCH
= l_arch
, [listis]
/ PAS_ARCH = ipas , [I]
/ LIST_INST
= l_inst
, [listr8]
/ INST = inst , [R]
PRECISION
= /
10.-3, [DEFAUT]
/
prec
[R]
CRITERE = /
'RELATIF',
[DEFAUT]
/
'ABSOLU',
CHAM_EXCLU
= l_cham
, [l_Kn]
),
TITRE
=
titre,
[l_Kn]
)
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3 Opérandes
3.1 Opérande
MODELE
MODELE = mo
Nom du modèle dont les éléments font l'objet du calcul thermique.
3.2 Opérande
CHAM_MATER
CHAM_MATER = chmat
Nom du champ de matériau affecté sur le modèle.
3.3 Opérande
CARA_ELEM
CARA_ELEM = carac
Le concept carac contient les caractéristiques des éléments de coque thermique, s'ils existent
dans le modèle.
3.4 Mot
clé
EXCIT
EXCIT
=
Opérande permettant de définir plusieurs chargements. Pour chaque occurrence du mot clé
facteur, on définit une charge éventuellement multipliée par une fonction de temps.
3.4.1 Opérande
CHARGE
CHARGE = char
Concept de type charge produit par AFFE_CHAR_THER ou par AFFE_CHAR_THER_F
[U4.44.02].
Remarque importante :
Pour chaque occurrence du mot clé facteur EXCIT les différents concepts char utilisés
doivent être construits sur le même modèle mo.
3.4.2 Opérande
FONC_MULT
FONC_MULT = fonc
Coefficient multiplicatif fonction du temps (concept de type fonction) appliqué à la charge.
Remarque importante :
L'utilisation concomitante de FONC_MULT avec une charge contenant des
chargements thermiques dépendant de la température est interdite ; c'est-à-dire pour
des chargements de type ECHANGE_*.
3.5 Mot
clé
TEMP_INIT
TEMP_INIT
=
Permet de définir le champ initial à partir duquel le calcul évolutif est effectué.
Remarques :
Si le mot clé TEMP_INIT est absent, on effectue uniquement le calcul stationnaire à
l'instant défini sous le mot clé INCREMENT.
Le champ initial est stocké dans la structure de données résultat evol_ther sous le
numéro d'ordre 0.
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3.5.1 Opérande
STATIONNAIRE
/
STATIONNAIRE
=
'OUI'
La valeur initiale du champ de température est alors le résultat d'un calcul stationnaire
préalable.
3.5.2 Opérande
VALE
/
VALE
=
tinit
La valeur initiale de température est prise constante sur toute la structure.
3.5.3 Opérande
CHAM_NO
/
CHAM_NO
=
tinit
La valeur initiale est définie par un cham_no_TEMP_R (résultat des opérateurs
AFFE_CHAM_NO [U4.44.11] ou RECU_CHAMP [U4.71.01]).
3.5.4 Opérande
EVOL_THER
/
EVOL_THER = temp
La valeur initiale est extraite d'une structure de données de type evol_ther.
3.5.5 Opérande
NUME_INIT
NUME_INIT = nuini_evol
Numéro d'ordre du champ à extraire de cette structure de donnée.
Remarque :
Attention, il s'agit du numéro d'ordre dans la structure de donnée lue en reprise par
le mot clé EVOL_THER précédent. Si cette structure de donnée a été calculée avec
une liste d'instants différente de celle utilisée sous le mot clé facteur INCREMENT de
la résolution courante, il est impératif de renseigner NUME_INIT sous INCREMENT,
la même valeur de numéro d'ordre correspondant à des instants physiques
différents. Dans le cas où les deux listes d'instants sont identiques, on peut se
dispenser de renseigner deux fois le même NUME_INIT, sous ETAT_INIT et sous
INCREMENT.
3.6 Mot
clé
SENSIBILITE
SENSIBILITE = liste de paramètres sensibles
Active le calcul de la dérivée du champ de température par rapport à un paramètre sensible
du problème.
Le document [U4.50.01] précise le fonctionnement du mot-clé.
3.7 Mot
clé
SENS_INIT
SENS_INIT
=
Permet de définir le champ initial à partir duquel le calcul évolutif de la dérivée de la
température est effectué, pour un calcul transitoire.
Remarque :
Si le mot clé SENS_INIT est absent, l'initialisation est faite par un champ aux noeuds
nul.
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3.7.1 Opérande
STATIONNAIRE
/
STATIONNAIRE
=
'OUI'
La valeur initiale est celle d'un calcul stationnaire préalable. Cela n'est possible que si le
même mode d'initialisation est retenu pour le calcul de la température.
3.7.2 Opérande
EVOL_THER
/
EVOL_THER = temp
La valeur initiale est extraite d'une structure de données de type evol_ther.
3.7.3 Opérande
NUME_INIT
NUME_INIT = nuini_evol
Numéro d'ordre du champ à extraire de cette structure de donnée désignée.
3.8 Mot
clé
INCREMENT
INCREMENT =
Permet de définir les instants de calcul qui déterminent les intervalles de temps pris pour intégrer
l'équation différentielle.
Remarque :
Si le mot clé INCREMENT est absent, on crée une liste d'instants réduite au seul réel
0 et on effectue un calcul stationnaire.
3.8.1 Opérande
LIST_INST
LIST_INST = litps
Liste des instants, produite par DEFI_LIST_REEL [U4.34.01].
3.8.2 Opérande
NUME_INIT
NUME_INIT = / 0
/ nuini
Indice de l'instant de calcul de départ dans la liste litps.
3.8.3 Opérande
NUME_FIN
NUME_FIN = nufin
Indice de l'instant de calcul final dans la liste litps.
Les instants de calcul sont ceux définis dans le concept litps pris entre le nuini et le
nufin qui sont des numéros d'instant. Ainsi le premier pas de temps est défini entre l'instant
correspondant à nuini et celui correspondant à nuini + 1. Le calcul stationnaire, quand il
est demandé, est fait à l'instant correspondant à nuini.
Si NUME_INIT est absent et si temp est présent sous TEMP_INIT, alors
nuini = nuini_evol.
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3.9 Opérande
PARM_THETA
PARM_THETA
=
L'argument theta est le paramètre de la théta-méthode appliquée au problème évolutif. Il doit
être compris entre 0 (méthode explicite) et 1 (méthode totalement implicite). En l'absence, du mot
clé, la valeur utilisée est theta=0.57, un peu supérieure à theta=0.5 correspondant au schéma
de Crank-Nicholson. L'incidence du choix de theta sur la stabilité de la méthode est détaillée
dans [R5.02.02].
3.10 Mot
clé
SOLVEUR
SOLVEUR =
Ce mot clé facteur est facultatif : il permet de définir la méthode de résolution des systèmes
linéaires.
Cet opérande est commun à l'ensemble des commandes globales [U4.50.01].
3.11 Mot
clé
ARCHIVAGE
ARCHIVAGE
=
Ce mot clé est facultatif : par défaut, l'ensemble des champs calculés pour tous les pas calculés
est archivé dans le concept resultat issu de la commande. Il sert à stocker certains numéros
d'ordre dans une structure de données resultat et/ou exclure du stockage certains champs.
Remarque :
En cas d'arrêt du calcul par manque de temps CPU, les pas de temps précédemment
calculés sont sauvegardés dans la base.
3.11.1 Opérande LIST_ARCH
Concept de type liste d'entier créé par la commande DEFI_LIST_ENTI [U4.34.02] décrivant la liste
des numéros d'ordre devant être stockés dans la structure de données resultat.
3.11.2 Opérande PAS_ARCH
Valeur entière donnant la valeur de pas d'archivage : on stockera les numéros d'ordre multiples de la
valeur ipas ainsi que le dernier numéro d'ordre effectivement calculé.
3.11.3 Opérande CHAM_EXCLU
Liste de textes indiquant le ou les champs exclus de l'archivage. La liste des champs possibles est
décrite dans les documents sur les concepts resultat [U5.01].
3.12 Opérande
TITRE
TITRE
=
titre
Titre que l'on veut donner au résultat temp stocké dans la structure de données de type
evol_ther [U4.03.01].
4 Modélisation
Les problèmes de thermique linéaire peuvent être traités avec des modèles utilisant les éléments finis
3D, 2D, AXIS ou COQUE décrits dans les documents [U3.22.01], [U3.23.01], [U3.23.02] et [U3.24.01].
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5 Exemple
5.1 Calcul
transitoire
lr8 = DEFI_LIST_REEL ( DEBUT
=
0.E0
,
INTERVALLE
=(
_F(JUSQU_A = 2.E-4 , NOMBRE
= 2 ),
_F(JUSQU_A = 1.E-3 , NOMBRE
= 10
),
_F(JUSQU_A = 1.E-2 , NOMBRE
= 9 ),
_F(JUSQU_A = 1.E-1 , NOMBRE
= 9 ),
_F(JUSQU_A = 1.E+0 , NOMBRE
= 9 ),
_F(JUSQU_A = 2.0
, NOMBRE
= 10
),)
)
tempe = THER_LINEAIRE
( MODELE
= moth,
CHAM_MATER = chmat,
EXCIT
= _F( CHARGE
=
chth),
TEMP_INIT
=
_F(
STATIONNAIRE = 'oui'),
INCREMENT
=
_F(
LIST_INST
= lr8,
NUME_FIN
= 30)
)
tempe = THER_LINEAIRE
( reuse = tempe,
MODELE
=
moth,
CHAM_MATER = chmat,
EXCIT
= _F( CHARGE
=
chth),
TEMP_INIT
=
_F(
EVOL_THER
= tempe
NUME_INIT
= 30),
INCREMENT
=
_F(
LIST_INST
= lr8),
)
Le premier appel à la commande THER_LINEAIRE permet d'effectuer un calcul stationnaire à l'instant
0. et d'enchaîner un calcul évolutif jusqu'à l'instant 0.1s (31 instants de calcul soit 30 calculs
d'évolution).
Le second appel permet d'enrichir le concept tempe précédent, le calcul évolutif est poursuivi à partir
du 31ième instant de calcul.
5.2
Sensibilité à une température imposée
ta
= DEFI_PARA_SENSI ( VALE = 70
)
tb
= DEFI_PARA_SENSI ( VALE = 30
)
ca
= AFFE_CHAR_THER_F
( MODELE
= moth,
TEMP_IMPO
=(
_F(
GROUP_MA = `bord_sup',
TEMP
= ta),
_F( GROUP_MA = `bord_inf',
TEMP
= tb) )
)
tempe = THER_LINEAIRE
( MODELE
= moth,
CHAM_MATER = chmat,
EXCIT
=_F( CHARGE
=
chth),
SENSIBILITE=
(
ta
,
tb
),
)
Ce calcul produira la structure de données tempe, de type evol_ther, contenant le champ de
température sous le nom TEMP. Il produira aussi deux autres structures de type evol_ther. La
première contiendra, sous le nom de champ TEMP, le champ de la dérivée de la température par
rapport au paramètre ta. La seconde contiendra la dérivée par rapport au paramètre tb. Le nom de
ces structures est créé automatiquement par le code et reste inconnu de l'utilisateur. L'accès à leur
contenu (impression, test, post_releve ...) se fait en invoquant la commande correspondante avec le
nom de la structure principale, temp, et le nom du paramètre sensible concerné, ta ou tb.
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6 Remarque
La commande CALC_ELEM [U4.81.01] permet de calculer les flux de chaleur, aux points d'intégration
ou aux noeuds, à partir du champ aux noeuds de température ainsi obtenu par THER_LINEAIRE.
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