Code_Aster ®
Version
7.4

Titre :

Modélisations TUYAU_3M et TUYAU_6M


Date :
01/06/05
Auteur(s) :
J.L. FLEJOU, F. LEBOUVIER Clé
:
U3.11.06-C Page
: 1/4

Organisme(s) : EDF-R&D/AMA, DeltaCAD
















Manuel d'Utilisation
Fascicule U3.11 : Eléments de structure mécaniques 1D
Document : U3.11.06




Modélisations TUYAU_3M et TUYAU_6M




Résumé :

Ce document décrit pour les modélisations TUYAU_3M et TUYAU_6M :

· les degrés de liberté portés par les éléments finis qui supportent la modélisation,
· les mailles supports afférentes,
· les chargements supportés,
· les possibilités non-linéaires,
· les cas-tests mettant en oeuvre les modélisations.

Les modélisations TUYAU_3M et TUYAU_6M correspondent à une formulation d'éléments linéiques de tuyauterie
droite ou courbe, qui s'appuient sur une cinématique de poutre de Timoshenko pour les déplacements et les
rotations de la fibre moyenne et sur une cinématique de coque pour les déformations de la section transverse
(ovalisation, gauchissement, gonflement). Ces déformations transverses sont décomposées en séries de
Fourier. La modélisation TUYAU_3M prend en compte 3 modes au maximum, tandis que la modélisation
TUYAU_6M prend en compte 6 modes de Fourier.

Ces modélisations sont utilisables pour des problèmes de tuyauteries tridimensionnelles en analyse mécanique
linéaire ou non linéaire et en petits déplacements.
Manuel d'Utilisation
Fascicule U3.11 : Eléments de structure mécaniques 1D
HT-66/05/004/A

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01/06/05
Auteur(s) :
J.L. FLEJOU, F. LEBOUVIER Clé
:
U3.11.06-C Page
: 2/4


1 Discrétisation

1.1
Degrés de libertés

Les degrés de liberté sont, en chaque noeud de la maille support :

· les six composantes de déplacement de la fibre moyenne (trois translations et trois rotations),
· trois degrés de liberté correspondant aux modes 0 et 1,
· pour chaque mode de Fourier 6 degrés de liberté (U correspond au gauchissement, V au
déplacement orthoradial, W au déplacement radial).

Elément fini
Degrés de liberté (à chaque noeud sommet) Remarques

TUYAU_3M DX
DY
DZ
DRX
DRY
DRZ
W0
WI1
WO1




UI2
VI2
WI2
UO2
VO2
WO2
mode 2
UI3
VI3
WI3
UO3
VO3
WO3
mode 3
TUYAU_6M DX
DY
DZ
DRX
DRY
DRZ
W0
WI1
WO1




UI2
VI2
WI2
UO2
VO2
WO2
mode 2
UI3
VI3
WI3
UO3
VO3
WO3
mode 3
UI4
VI4
WI4
UO4
VO4
WO4
mode 4
UI5
VI5
WI5
UO5
VO5
WO5
mode 5
UI6
VI6
WI6
UO6
VO6
WO6
mode 6

1.2
Maille support des matrices de rigidité

Les mailles support des éléments finis, en formulation déplacement, sont des segments à 3 ou 4
noeuds.

Modélisation Maille Elément
fini
Remarques

TUYAU_3M SEG3 MET3SEG3

SEG4
MET3SEG4

TUYAU_6M SEG3 MET6SEG3



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: 3/4


2
Affectation des caractéristiques

Pour ces éléments de structures 1D, il est nécessaire d'affecter des caractéristiques géométriques qui
sont complémentaires aux données de maillage. La définition de ces données est effectuée avec la
commande AFFE_CARA_ELEM associé aux mots clés facteurs suivants :

· POUTRE
Permet de définir et d'affecter les caractéristiques de la section transversale.
Modélisations supportées : TUYAU_3M, TUYAU_6M

· ORIENTATION
Permet de définir et d'affecter une génératrice.
Modélisations supportées : TUYAU_3M, TUYAU_6M

· MASSIF
Facultatif, permet de définir et d'affecter une direction de grandissement (nécessaire
uniquement dans le cas d'une loi de comportement ASSE_COMBU).
Modélisations supportées : TUYAU_3M, TUYAU_6M


3 Chargements
supportés

Les chargements disponibles sont les suivants :

· 'FORCE_POUTRE'
Permet d'appliquer des forces linéiques
Modélisations supportées : TUYAU_3M, TUYAU_6M

· 'FORCE_TUYAU'
Permet d'appliquer une pression dans le tuyau.
Modélisations supportées : TUYAU_3M, TUYAU_6M

· 'PESANTEUR'
Permet d'appliquer un chargement de type pesanteur.
Modélisations supportées : TUYAU_3M, TUYAU_6M

· 'TEMP_CALCULEE'
Permet d'appliquer un chargement thermique.
Modélisations supportées : TUYAU_3M, TUYAU_6M

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: 4/4


4 Possibilités
non-linéaires

4.1
Loi de comportements

Toutes les lois de comportements disponibles en C_PLAN sont utilisables sous COMP_INCR dans
STAT_NON_LINE et DYNA_NON_LINE (Cf. [U4.51.11]).


4.2 Déformations

Seul les déformations linéarisées mot-clé 'PETIT' sous DEFORMATION sont disponibles dans les
relations de comportement (Cf. [U4.51.11]).



5
Exemples de mise en oeuvre : cas-tests

· TUYAU_3M
­ Statique
linéaire
FORMA01E [V7.15.100] : Analyse d'une tuyauterie comportant un coude encastrée à une
extrémité et soumis à une force à l'autre extrémité.
SSLL106A [V3.01.106] : Analyse quasi-statique d'un tuyau droit encastré à une extrémité et
soumis à une traction, 2 efforts tranchants, 2 moments de flexion et une torsion à l'autre
extrémité. On applique de plus une pression interne, une force linéique répartie et une
dilatation thermique.
­ Statique
non-linéaire
SSNL117A [V6.02.117] : Analyse élasto-plastique d'un coude encastrée à une extrémité et
soumis à un chargement de flexion dans son plan à l'autre extrémité.
­ Dynamique
linéaire
SDLL14A [V2.02.014] : Recherche des fréquences propres et des modes associés d'une
tuyauterie coudée.
­ Dynamique
non-linéaire
SDNL113A : Réponse dynamique élasto-plastique d'une tuyauterie en forme de lyre soumise
à un chargement sismique.

· TUYAU_6M
­ Statique
linéaire
SSLL106C [V3.01.106] : Analyse quasi-statique d'un tuyau droit encastré à une extrémité et
soumis à une traction, 2 efforts tranchants, 2 moments de flexion et une torsion à l'autre
extrémité. On applique de plus une pression interne, une force linéique répartie et une
dilatation thermique.
­ Statique
non-linéaire
HSNV100D [V7.22.100] : Analyse thermoplastique en traction simple d'un tuyau droit.
­ Dynamique
linéaire
SDLL14B [V2.02.014] : Recherche des fréquences propres et des modes associés d'une
tuyauterie coudée.


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