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Notice d'utilisation du calcul et du post-traitement RCCM
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Document : U2.09.03
Notice d'utilisation du calcul et du post-traitement
d'une étude mécanique suivant le RCCM
Résumé :
Ce document est une aide à l'utilisation du post-traitement selon le RCCM.
Le chapitre 1 décrit le post-traitement de fatigue suivant le RCCM B3600, c'est-à-dire sur une analyse de type
poutre des tuyauteries (TYPE_RESU_MECA='TUYAUTERIE').
Les chapitres 2 et 3 se réfèrent au post-traitement de fatigue suivant le RCCM B3200, suite à un calcul 2D ou
3D massif d'un composant ou d'une zone particulière. Le chapitre 2 concerne l'analyse soumise à des
transitoires quelconques, mécaniques ou thermiques en petit nombre (TYPE_RESU_MECA='EVOLUTION').
Le chapitre 3 est relatif à l'analyse d'une zone de tuyauterie soumise à de nombreux chargements, issus des
mêmes situations que les lignes de tuyauterie du chapitre 1 (TYPE_RESU_MECA='UNITAIRE').
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Table
des
matières
1 Analyse réglementaire d'une ligne de tuyauterie à l'aide de POST_RCCM option FATIGUE_B3600 ....3
1.1 Données disponibles .......................................................................................................................3
1.2 Maillages à prévoir...........................................................................................................................7
1.3 Calculs mécaniques.........................................................................................................................7
1.3.1 Caractéristiques des matériaux..............................................................................................7
1.3.2 Caractéristiques élémentaires................................................................................................8
1.3.3 Chargements et conditions aux limites ..................................................................................8
1.3.3.1 Conditions aux limites communes .............................................................................8
1.3.3.2 Définitions des chargements......................................................................................9
1.3.4 Calculs statiques ....................................................................................................................9
1.3.5 Calculs sismiques...................................................................................................................9
1.3.5.1 Calcul modal ............................................................................................................10
1.3.5.2 Réponse inertielle ....................................................................................................10
1.4 Calculs thermiques ........................................................................................................................11
1.4.1 Caractéristiques thermiques.................................................................................................11
1.4.2 Calculs des transitoires ........................................................................................................11
1.4.3 Extraction des résultats ........................................................................................................12
1.5 Post traitement suivant le RCCM ..................................................................................................12
2 Calcul détaillé complet d'un composant quelconque et analyse réglementaire B3200 à l'aide de
POST_RCCM..........................................................................................................................................15
2.1 Calcul du composant .....................................................................................................................15
2.2 Définition des segments et extraction des contraintes..................................................................15
2.3 Calcul des différents critères à l'aide de POST_RCCM ...................................................................16
2.3.1 Option PM_PB .......................................................................................................................16
2.3.2 Option SN..............................................................................................................................17
2.3.2.1 Calcul de Sn*...........................................................................................................17
2.3.3 Option FATIGUE_ZH210......................................................................................................18
2.4 Description des tables produites ...................................................................................................19
2.4.1 Option PM_PB .......................................................................................................................19
2.4.2 Option SN..............................................................................................................................19
2.4.3 Option FATIGUE...................................................................................................................20
3 Étude réglementaire d'une zone particulière d'un composant soumis à de nombreux chargements.21
3.1 Définition de la zone d'analyse......................................................................................................21
3.2 Calcul préliminaire des efforts aux limites de la zone d'analyse ...................................................22
3.3 Caractéristiques des matériaux .....................................................................................................22
3.4 Caractéristiques élémentaires des éléments discrets ou linéiques ..............................................23
3.5 Conditions aux limites pour le calcul des chargements unitaires..................................................23
3.6 Calculs statiques............................................................................................................................24
3.7 Relevés des contraintes ................................................................................................................24
3.8 Calculs thermomécaniques ...........................................................................................................25
3.9
POST_RCCM sur chaque segment ........................................................................................26
3.10
Description des tables produites ..........................................................................................29
4 Bibliographie ........................................................................................................................................30
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1
Analyse réglementaire d'une ligne de tuyauterie à l'aide de
POST_RCCM option FATIGUE_B3600
Le but de ce chapitre est de fournir les indication pour réaliser de A à Z un calcul d'une ligne de
tuyauterie soumise à l'ensemble des chargements prévus à sa conception, et son analyse
réglementaire par rapport au dommage de fatigue suivant le RCC-M B3600.
Nous prendrons pour exemple la ligne VVP étudiée dans [bib1]. Celle-ci fait l'objet du test RCCM02
[V3.01.113] en ce qui concerne l'analyse à la fatigue suivant RCC-M B3600. Cette commande est
décrite dans la documentation d'utilisation [U4.83.11]. Le détail des équations et critères est donné
dans la documentation de référence [R7.04.03].
1.1 Données
disponibles
Pour une ligne de tuyauterie donnée, on dispose généralement :
·
de la géométrie filaire de la ligne,
·
des caractéristiques géométriques des différentes sections de tuyauterie, et des composants
(transitions d'épaisseurs, coudes, piquages, raccordements à des gros composants),
·
des chargements (mécaniques et transitoires thermiques) que doit subir la ligne au cours de
son fonctionnement,
·
du ou des matériaux composant la ligne (caractéristiques fonction de la température).
Exemple (tiré du test RCCM02 [V3.01.113]) : données de modélisation de la ligne VVP :
La ligne comporte 10 coudes. Elle est orientée depuis le noeud NGV jusqu'au noeud NBR
NGV
NBR
Caractéristiques élémentaires :
Parties droites :
·
R= 406.4 mm, EP=32.mm
·
Tubulure GV, R = 410.mm, EP = 38.mm ;
·
Sortie BR , R = 444.4mm, EP = 70.mm ;
Coudes :
·
Groupe de mailles correspondant aux coudes : R = 406.4mm ; EP = 34.mm ;
·
Coefficient de flexibilité pour tous les coudes, cflex = 6.032 ;
·
Rayons de cintrage des coudes : 1220mm
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De plus pour le calcul sismique, 6 éléments discrets (DIS_T) sont ajoutés en 3 points de la ligne
(1 DAB vertical et un horizontal par point d'ancrage). Ils ont pour raideurs :
K1= 0.5 108 N /m
K2= 1.0 108 N /m
Caractéristiques des matériaux
La ligne VVP est en acier A48. Les calculs des efforts sont effectués à différentes valeurs de
température. On considère donc les propriétés des matériaux en fonction de la température :
Température (°C) Module d'Young (GPa) Coefficient de dilatation moyen (à partir de 20°C)
0.0 205
1.092e-05
20.0 204
1.092e-05
50.0 203
1.114e-05
100.0 200
1.15e-05
150.0 197
1.187e-05
200.0 193
1.224e-05
250.0 189
1.257e-05
300.0 185
1.289e-05
350.0 180
1.324e-05
Coefficient de Poisson : 0.3
Les caractéristiques utilisées pour l`analyse à la fatigue selon le RCC-M sont :
m=3
n=0.2
Sm=133.6 MPa
La courbe de WOHLER est définie par : (interpolation logarithmique) :
Salt (Mpa)
Nombre de cycles
0.01 1.E15
86 1000000
93 500000
114 200000
138 100000
160 50000
215 20000
260 10000
330 5000
440 2000
570 1000
725 500
1070 200
1410 100
1900 50
2830 20
4000 10
Les masses volumiques intègrent le calorifugeage :
Masse volumique (Kg/m3)
Ligne vide
Ligne pleine
Partie courante
8706.3
14200.0
Sortie BR
7850.
10295.7
Tubulure GV
8548.0
13500
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Les caractéristiques thermiques sont fournies à la température moyenne du transitoire calculé :
Transitoire 2 : température moyenne = 273.5°C,
Transitoire 6 : température moyenne = 281°C,
Température °C
273.5
281
Conductivité thermique (W/m.°C)
46.595
46.37
Capacité calorifique (J/m3.°C)
4.25 106 4.27
106
Conditions aux limites et chargements
Les différents chargements mécaniques élémentaires considérés constituent les états stabilisés
correspondant aux situations de conception de la ligne VVP :
Chargements de dilatation thermique :
On effectue un calcul par chargement, qui combine les efforts de dilatation thermique contrariée dans
la ligne à la température prescrite, à ceux provoqués par déplacement du GV :
Numéro de
Température °C
Ux GV (mm)
Uy GV (mm)
Uz GV (mm)
chargement
1
10
0
0
0
2 287
0.046466
0.0304945
0.076
3 274.5
0.046466
0.0304945
0.072
4 272.5
0.046466
0.0304945
0.072
5 286
0.046466
0.0304945
0.076
6 275
0.046466
0.0304945
0.072
7 290
0.046466
0.0304945
0.077
8 284
0.046466
0.0304945
0.077
10 256
0.0360129
0.0245167
0.067
12 257
0.0360129
0.0245167
0.067
14 (épreuve
20
0
0
0
hydraulique)
Conditions aux limites : pour tous les chargements précédents le noeud NBR est encastré.
De plus, pour l'épreuve hydraulique les extrémités NGV et NBR sont bloquées et des supports poids sont
ajoutés pour ce chargement : ils sont modélisés par une condition DZ=0, appliquée en 7 noeuds.
Séisme : les spectres de plancher correspondant au SNA (séisme considéré pour la fatigue) sont :
Fréquence (Hz)
Accélération(g)
Spectre de plancher horizontal (SNA)
1.0 0.18
2.2 1.56
3.0 1.56
10.0 0.513
20.0 0.281
25.0 0.245
50.0 0.245
Fréquence (Hz)
Accélération(g)
Spectre de plancher vertical
1.0 0.11
2.0 0.21
3.0 0.265
4.0 0.31
6.4 0.31
9.0 0.21
10.0 0.17
25.0 0.1
50.0 0.1
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Les déplacements d'ancrage associés sont :
·
noeud NBR : Dx=4mm, Dy=7mm, Dz=5mm,
·
noeud NGV : Dx=11.9mm, Dy=mm, Dz=1mm.
Définition des situations :
Situation Désignation
Nombre
Pression
Numéro de
Transitoire
d'occurrences
(Bar)
chargement
thermique
1
Passage Arrêt à froid
190 1
1
-
fonctionnement nominal
71.5
2
2
Fluctuations en régime
1300000 58.9
3
2
permanent
57.6
4
3
Maintien niveau GV
4000
70
5
6
59
6
4
Fluctuations an arrêt à
100000 73.4
7
2
chaud
68.1
8
5
Enveloppe des situations 16080 71.5
9
6
normales
44
10
6
Enveloppe des situations 790 74.5
11
6
perturbées
44
12
7 Séisme
SNA
10
- Séisme -
390 sous-cycles
11 Epreuve
hydraulique
13
112 14 -
1
Transitoires thermiques : deux transitoires « enveloppe » de l'ensemble des transitoires sont
calculés. Il correspondent à une condition d'échange en peau interne du calcul axisymétrique définie
par un coefficient d'échange H=30000W/m2.°C et deux histoires de températures fluide :
Transitoire 2
Transitoire 6
Temps (s)
Température fluide (°C)
Temps (s)
Température fluide (°C)
0.0 274.5 0.0 272.0
10.0 274.5
11.0 272.0
310.0 272.5
20.0 290.0
610.0 274.5
40.0 290.0
910.0 272.5
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1.2
Maillages à prévoir
Deux types de maillages doivent être constitués :
·
le maillage de la ligne, en éléments filaires (mailles SEG2),
·
un maillage correspondant à chaque type particulier de géométrie pour les transitoires
thermiques.
Par exemple pour le maillage filaire, les coudes sont discrétisés chacun en 4 éléments.
Les mailles composant le coude seront associées à la modélisation POU_C_T. Les parties droites
seront affectées de la modélisation POU_D_T.
Remarque sur la discrétisation : en ce qui concerne les chargements statiques, la discrétisation en
éléments POU_D_T n'a pas besoin d'être fine pour fournir des solutions précises [R3.08.01]. Par
contre pour l'analyse dynamique, pour pouvoir obtenir des modes propres élevés avec une précision
suffisante, il faut discrétiser plus finement. Par exemple, 4 éléments par partie droite sont
généralement suffisants pour les 10 premières fréquences propres.
En ce qui concerne les maillages utilisés pour les calculs thermiques, il faudra veiller à mailler
finement dans le sens de la conduction de la chaleur. Par exemple, en partie courante de tuyauterie,
le maillage est une tranche de tube, modélisé en axisymétrique. Un seul élément suffit dans le sens
axial. Les 2 maillages ci-dessus correspondent aux deux épaisseurs caractéristiques de la ligne.
Pour la modélisation, il est préférable (pour obtenir une solution correcte) d'utiliser les modélisations
avec masse thermique diagonalisée (AXIS_DIAG, 3D_DIAG).
1.3 Calculs
mécaniques
1.3.1 Caractéristiques des matériaux
Les caractéristiques élastiques sont à fournir en fonction de la température (veiller à définir une plage
de température suffisamment large pour couvrir l'ensemble des conditions thermiques vues par la
ligne. Ceci est préférable à la définition des prolongements qui peut conduire à des aberrations). On
peut utiliser le catalogue matériau qui regroupe en particulier les caractéristiques de tous les
matériaux du RCCM.
Pour les calculs sismiques, il faut ajouter la masse volumique (intégrant le poids de l'eau et du
calorifuge). Il faut également introduire les caractéristiques de fatigue : coefficients n et m pour le
calcul de Ke, et courbe de Wöhler. Il est préférable pour cette dernière (étant donnée sa définition) de
définir une interpolation logarithmique).
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Par exemple, les données matériau pour la ligne VVP sont :
YOUNG=DEFI_FONCTION(NOM_PARA='TEMP',
VALE=(20.0,204000000000.0,50.0,203000000000.0,100.0,200000000000.0,...),);
C_ALPHA=DEFI_FONCTION(NOM_PARA='TEMP',
VALE= (20.0,1.092e-05,50.0,1.114e-05,100.0,1.15e-05,...,),);
NU=DEFI_CONSTANTE(VALE=0.3,);
# COURBE DE FATIGUE A48 (on définit Nadm en fonction de Salt)
WOHLER=DEFI_FONCTION(NOM_PARA='SIGM',
VALE=(86000000.0,1000000.0,
93000000.0,500000.0,
114000000.0,200000.0,
138000000.0,100000.0,
160000000.0,50000.0,
.......
INTERPOL='LOG', ,);
RHOV = 8706.3;
MAT_A48V=DEFI_MATERIAU(ELAS_FO=_F(E=YOUNG, NU=NU,
RHO=RHOV,
TEMP_DEF_ALPHA=20.0,
ALPHA=C_ALPHA,),
FATIGUE=_F(WOHLER=WOHLER, E_REFE=2.07E11,),
RCCM=_F(SM=1.336E8,
N_KE=0.2,
M_KE=3.0,),);
1.3.2 Caractéristiques
élémentaires
Elles sont entièrement définies par AFFE_CARA_ELEM. En ce qui concerne les coudes, il est plus
pratique dans AFFE_CARA_ELEM de fournir les orientations des arcs à l'aide de CENTRE ou
POIN_TANG. On peut vérifier (INFO=2) que les rayons de courbure recalculés par Aster
correspondent bien aux rayons des coudes. Il est nécessaire de définir les coefficients de flexibilité
(définis par exemple dans RCC-M B3600 [bib2]) correspondant à chaque coude. Par exemple :
CARA_POU=AFFE_CARA_ELEM(MODELE=MODELE,INFO=2,
POUTRE=(_F(GROUP_MA='TUYAU', SECTION='CERCLE',
CARA=('R','EP',), VALE=(RTUB,EPTUB,),),
_F(GROUP_MA='L1', SECTION='CERCLE',
CARA=('R','EP',), VALE=(RGV,EPGV,),),
....
DEFI_ARC=(_F(GROUP_MA='C3',CENTRE=(10.62,-4.9,30.78,),COEF_FLEX=C_FLEX,),
_F(GROUP_MA='C7',CENTRE=(...
DISCRET=(_F(GROUP_MA='RIG1',CARA='K_T_D_L', VALE=(0.0,0.0,0.0,),),
_F(GROUP_MA='RIG2',....
1.3.3 Chargements et conditions aux limites
1.3.3.1 Conditions aux limites communes
En général il existe des conditions aux limites communes à tous les chargements (par exemple un
encastrement correspondant au passage de la ligne par un point fixe). Par exemple :
BLOCBR=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=MODELE,
DDL_IMPO=(_F(GROUP_NO='NBR',
DX=0.0,
DY=0.0,
DZ=0.0,
DRX=0.0,
DRY=0.0,
DRZ=0.0,),
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1.3.3.2 Définitions des chargements
Les états stabilisés définissant les situations sont en général la combinaison de chargements
purement mécaniques (poids propre, déplacement imposé par un composant en un ou plusieurs
points du circuit) et des dilatations thermiques (on ne considère pas ici le transitoire thermique mais
seulement les efforts dus à la dilatation contrariée de la ligne pour chaque état stabilisé de chaque
situation). Ceci nécessite de définir des champs de température constants par zones ou pour toute la
ligne, à l'aide de CREA_CHAMP. Par exemple, l'état stabilisé numéro 5 est entièrement défini par les
chargements suivants :
CHAR1=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=MODELE,
DDL_IMPO=_F(GROUP_NO='NGV',
DX=0.046466,
DY=-0.0304945,
DZ=0.076,
DRX=0.0,
DRY=0.0,
DRZ=0.0,),);
TEMP286=CREA_CHAMP( TYPE_CHAM='NOEU_TEMP_R',
OPERATION='AFFE', MAILLAGE=MAILL,
AFFE=_F(TOUT='OUI', NOM_CMP='TEMP', VALE=286.0,),);
CHT286=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=MODELE,
TEMP_CALCULEE=TEMP286,);
1.3.4 Calculs
statiques
Un calcul (à l'aide de MECA_STATIQUE) est à effectuer pour chaque état stabilisé, en ajoutant le calcul
des efforts en option de calcul. Ici pour le chargement numéro 5 :
RMECA5=MECA_STATIQUE(MODELE=MODELE,CHAM_MATER=CHAMPMAV,CARA_ELEM=CARA_POU,
EXCIT=(_F(CHARGE=BLOCBR,),
_F(CHARGE=CHT286,),
_F(CHARGE=CHAR1,),),
OPTION='EFGE_ELNO_DEPL',);
1.3.5 Calculs
sismiques
Les calculs sismiques sont composés de calculs inertiels, et de calculs statiques de déplacements
d'ancrages. Ces derniers sont similaires aux calculs statiques précédemment décrits. On doit effectuer
un calcul par composante de déplacement pour chaque ancrage. Par exemple, dans le cas de la ligne
VVP, il faut un calcul pour chaque composante de déplacement imposé sur le noeud NBR, et de
même sur le noeud NGV :
ANC_BRDX=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=MODELE,
DDL_IMPO=_F(GROUP_NO='NBR',
DX=4.0E-3,DY=0.0,DZ=0.0,
DRX=0.0,DRY=0.0,DRZ=0.0,),);
RANCBRDX=MECA_STATIQUE(MODELE=MODELE, CHAM_MATER=CHAMPMAV,
CARA_ELEM=CARA_POU,
EXCIT=(_F(CHARGE=BLOCGV,),
_F(CHARGE=CHT20,),
_F(CHARGE=ANC_BRDX,),),
OPTION='EFGE_ELNO_DEPL',);
Le calcul de la réponse inertielle demande plusieurs étapes :
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1.3.5.1 Calcul
modal
Celui peut être facilement effectué à l'aide de MACRO_MATR_ASSE et MODE_ITER_SIMULT. Il faut
veiller à prendre en compte suffisamment de modes propres (ici 11). Ici le calcul modal est effectué
avec la ligne pleine d'eau (masses volumiques modifiées) et les DAB bloqués.
MACRO_MATR_ASSE(MODELE=MODELE,
CHAM_MATER=CHAMPMAV,
CARA_ELEM=CARA_DAB,
CHARGE=(CHT287,BLOCGVBR,),
NUME_DDL=CO('NUME'),
MATR_ASSE=(_F(MATRICE=CO('RIGIDITE'), OPTION='RIGI_MECA',),
_F(MATRICE=CO('MASSE'), OPTION='MASS_MECA',),));
TABL_MAS=POST_ELEM(MASS_INER=_F(TOUT='OUI',), MODELE=MODELE,
CHAM_MATER=CHAMPMAV, CARA_ELEM=CARA_DAB,);
MODE_MEC=MODE_ITER_SIMULT(MATR_A=RIGIDITE, MATR_B=MASSE,
CALC_FREQ=_F(OPTION='PLUS_PETITE',NMAX_FREQ=11),);
MODE_MEC=CALC_ELEM(reuse =MODE_MEC, MODELE=MODELE,
CHAM_MATER=CHAMPMAV, CARA_ELEM=CARA_DAB,
OPTION='EFGE_ELNO_DEPL', RESULTAT=MODE_MEC,
EXCIT=(_F(CHARGE=BLOCGVBR,),
_F(CHARGE= CHT287,),),);
1.3.5.2 Réponse
inertielle
Il faut définir les spectres d'accélérogrammes imposés aux appuis. Le spectre horizontal est différent
du spectre vertical dans l'exemple choisi : (attention aux unités choisies pour l'accélération : ici
COMB_SISM_MODAL attend des accélérations en « g » cf. mot clé ECHELLE de COMB_SISM_MODAL) :
ACCE_XY=DEFI_FONCTION(NOM_PARA='FREQ',
VALE= (1.0,0.18,2.2,1.56,3.0,1.56,...),
INTERPOL='LOG',PROL_DROITE='CONSTANT',PROL_GAUCHE='CONSTANT',);
ACCE_Z=DEFI_FONCTION(NOM_PARA='FREQ',
VALE= (1.0,0.11,2.0,0.21,3.0,0.265,...),
INTERPOL='LOG', PROL_DROITE='CONSTANT', PROL_GAUCHE='CONSTANT',);
SPECT_XY=DEFI_NAPPE(NOM_PARA='AMOR', PARA=(0.015,0.02,0.025,),
FONCTION=(ACCE_XY,ACCE_XY,ACCE_XY,),
INTERPOL=('LIN','LOG',),);
SPECT_Z=DEFI_NAPPE(NOM_PARA='AMOR', PARA=(0.015,0.02,0.025,),
FONCTION=(ACCE_Z,ACCE_Z,ACCE_Z,),
INTERPOL=('LIN','LOG',),);
MODE_STA=MODE_STATIQUE(MATR_RIGI=RIGIDITE,MATR_MASS=MASSE,
PSEUDO_MODE=_F(AXE=('X','Y','Z',),),);
MODE_STA=CALC_ELEM(reuse =MODE_STA,MODELE=MODELE,CHAM_MATER=CHAMPMAV,
CARA_ELEM=CARA_DAB, OPTION='EFGE_ELNO_DEPL',
RESULTAT=MODE_STA,EXCIT=(...)
SISM_SPE=COMB_SISM_MODAL(MODE_MECA=MODE_MEC, MODE_CORR=MODE_STA,
AMOR_REDUIT=0.02, MASS_INER=TABL_MAS,
CORR_FREQ='NON',
EXCIT=_F(MONO_APPUI='OUI',
TRI_SPEC='OUI',
SPEC_OSCI=(SPECT_XY,SPECT_XY,SPECT_Z,),
ECHELLE=(9.81,9.81,9.81,),),
COMB_MODE=_F(TYPE='SRSS',),
COMB_DIRECTION=_F(TYPE='QUAD',),
OPTION=('DEPL','EFGE_ELNO_DEPL',),);
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1.4 Calculs
thermiques
Les calculs thermiques transitoires ont pour but, dans le cas du RCCM B3600, d'évaluer les gradients
de température maximum au cours des transitoires, dans chaque partie de la ligne. Pour les parties
courantes des tuyauteries, en théorie, un calcul de conduction thermique 1D suffirait. En pratique, on
pourra effectuer un calcul axisymétrique d'une tranche de tube (la longueur axiale maillée n'ayant
aucune importance). Pour les zones plus complexes, il peut être nécessaire d'effectuer un maillage
2D ou 3D précis de la zone.
Pour alléger les fichiers de commandes, il peut être utile de construire chaque modélisation thermique
dans un fichier propre, qui sera inclus (commande INCLUDE) dans le fichier de commande principal
au moment de l'exécution.
1.4.1 Caractéristiques
thermiques
Elles peuvent être extraites du catalogue MATERIAU du Code_Aster. Elles peuvent être fonction de la
température (auquel cas il faudra effectuer un calcul thermique non linéaire), ou bien interpolées à la
température moyenne de chaque transitoire à calculer (pratique courante, mais à valider en toute
rigueur). Par exemple, pour chacun des 2 transitoires de la ligne VVP :
# COEFS MOYENS DES COEF A 273.5
MATHER=DEFI_MATERIAU(THER=_F(LAMBDA=46.595, RHO_CP=4.25E6,),);
CHMAT=AFFE_MATERIAU(MAILLAGE=MA,
AFFE=_F(TOUT='OUI', MATER=MATHER,),);
# COEFS MOYENS DES COEF A 281
MATHER2=DEFI_MATERIAU(THER=_F(LAMBDA=46.37, RHO_CP=4.27E6,),);
CHMAT2=AFFE_MATERIAU(MAILLAGE=MA,
AFFE=_F(TOUT='OUI', MATER=MATHER2,),);
1.4.2 Calculs des transitoires
Ils sont souvent caractérisés par une histoire de température en peau interne de la tuyauterie
(température fluide) et un coefficient d'échange. Il faudra veiller à ce que la discrétisation temporelle
soit suffisamment fine pour bien « capter » les gradients de température (faire plusieurs essais).
COEFH=DEFI_CONSTANTE(VALE=3.E4,);
TR2=DEFI_FONCTION(NOM_PARA='INST', VALE=(0.0,274.,10.0,274.,310.0,272....),);
CHTH2=AFFE_CHAR_THER_F(MODELE=MOTHER,
ECHANGE=_F(GROUP_MA=('ECHAND','ECHANC',),
COEF_H=COEFH, TEMP_EXT=TR2,),);
LISTH2=DEFI_LIST_REEL(DEBUT=0.0,
INTERVALLE=(_F(JUSQU_A=10.0, PAS=10.0,),
_F(JUSQU_A=310.0, PAS=10.0,), _...,),);
TEMP2=THER_LINEAIRE(SOLVEUR=_F(RENUM='MDA'),MODELE=MOTHER,
CHAM_MATER=CHMAT, EXCIT=_F(CHARGE=CHTH2,),
INCREMENT=_F(LIST_INST=LISTH2,),
TEMP_INIT=_F(VALE=274.5,),);
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1.4.3 Extraction des résultats
En vue de l'analyse avec POST_RCCM, il faut extraire les valeurs et les moyennes des températures,
pour tous les instants calculés, sur un segment défini par INTE_MAIL_2D (ou un groupe de noeuds,
réorienté à l'aide de DEFI_GROUP, OPTION ='SEGM_DROI_ORDO') allant de la peau interne vers la
peau externe. Par exemple :
TABTH2D=POST_RELEVE_T(ACTION=_F(INTITULE='temp2', GROUP_NO='BASD',
RESULTAT=TEMP2, NOM_CHAM='TEMP', NOM_CMP='TEMP',
OPERATION='EXTRACTION',),);
TABMO2D=POST_RELEVE_T(ACTION=_F(INTITULE='temp2', GROUP_NO='BASD',
RESULTAT=TEMP2, NOM_CHAM='TEMP', NOM_CMP='TEMP',
OPERATION='MOYENNE',),);
1.5
Post traitement suivant le RCCM
Il ne reste plus qu'à appeler POST_RCCM avec l'option B3600, en fournissant [U4.83.11] :
·
la géométrie de la ligne de tuyauterie,
·
le champ de matériau : c'est la carte des matériaux affectés aux groupes de mailles du
maillage par AFFE_MATERIAU auquel il faut ajouter la courbe de fatigue, E_REFE, m et n
(mots-clés RCCM),
·
AFFE_CARA_ELEM permet d'affecter les caractéristiques élémentaires,
·
des indices de contraintes (en chaque noeud du maillage),
·
le scénario de fonctionnement contenant la liste des situations :
- pour chaque situation :
- nombres d'occurrences de chaque situation (donc de chaque état stabilisé),
- pression et température moyenne de chaque état stabilisé,
- liste des chargements mécaniques (caractérisés par un numéro) de chaque état
stabilisé,
- le groupe d'appartenance de la situation,
- le transitoire thermique associé,
·
les résultats des calculs pour chaque chargement mécanique (y compris le séisme), (repéré
par son numéro, avec pour info le nom du cas de charge) : champ par éléments aux noeuds
d'efforts généralisés, pour chaque chargement (EFGE_ELNO_DEPL, ou SIEF_ELNO_ELGA),
·
pour chaque noeud, une référence à un résultat thermique défini ci-dessous,
·
les résultats des calculs thermiques : les calculs EF 2D ou 3D qui donnent ces infos
dépendent à la fois de la géométrie et du transitoire. On a donc un calcul thermique par type
de jonction, et par type de transitoire.
Pour achever l'exemple de la ligne VVP, l'appel à POST_RCCM est le suivant (INFO=2 permet d'obtenir
les détails des calculs) :
TBRCCM1=POST_RCCM (OPTION='FATIGUE_B3600',INFO=2,
CHAM_MATER=CHAMPMAV, MODELE=MODELE, CARA_ELEM=CARA_POU,
# zone d'analyse
ZONE_ANALYSE=_F( MAILLE = ('M1','M2'), ),
# résultats mécaniques (calculés avec MECA_STATIQUE)
RESU_MECA=(
_F(NUME_CHAR=1,
NOM_CHAR='ETAT 1 SITUATION 1',
TOUT_ORDRE='OUI',RESULTAT=RMECA1,
NOM_CHAM='EFGE_ELNO_DEPL',),
_F(NUME_CHAR=2,
NOM_CHAR='ETAT 2 SITUATION 1',
TOUT_ORDRE='OUI',RESULTAT=RMECA2_9,
NOM_CHAM='EFGE_ELNO_DEPL',),
......
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# Séisme réponse inertielle (COMB_SISM_MODAL)
_F(NUME_CHAR=1000,
NOM_CHAR='SNA',
TYPE_CHAR='SEISME',
RESULTAT=SISM_SPE,
NOEUD_CMP=('COMBI','QUAD',),
NOM_CHAM='EFGE_ELNO_DEPL',),
# déplacement d'ancrage au niveau sortie BR suivant DX
_F(NUME_CHAR=1001,
NOM_CHAR='SNA DEPL ANC BR DX',
TYPE_CHAR='SEISME',
TOUT_ORDRE='OUI',RESULTAT=RANCBRDX,
NOM_CHAM='EFGE_ELNO_DEPL',),
....
),
# indices de contraintes
INDI_SIGM=(
_F(TOUT='OUI', TYPE_ELEM_STANDARD='DRO',),
_F(C1=1.0,
K1=1.10,
C2=1.0,
K2=1.10,
C3=0.60,
K3=1.10,
MAILLE=('M1'), NOEUD=('N79'),
TYPE_ELEM_STANDARD='COU',),
...
),
# résultats thermiques
RESU_THER=(
# résultats sur les tubes droits transitoire 2
_F(NUME_RESU_THER=12,
TABL_RESU_THER=TABTH2D,
TABL_MOYE_THER=TABMO2D,
GROUP_MA='POUDT', ),
# résultats sur les tubes droits transitoire 6
_F(NUME_RESU_THER=16,
TABL_RESU_THER=TABTH6D,
TABL_MOYE_THER=TABMO6D,
GROUP_MA='POUDT', ),
# résultats sur les coudes transitoire 2
_F(NUME_RESU_THER=22,
TABL_RESU_THER=TABTH2C,
TABL_MOYE_THER=TABMO2C,
GROUP_MA='POUCT', ),
# résultats sur les coudes transitoire 6
_F(NUME_RESU_THER=26,
TABL_RESU_THER=TABTH6C,
TABL_MOYE_THER=TABMO6C,
GROUP_MA='POUCT', ),
),
# les situations
SITUATION=(
_F(NB_OCCUR=190, NUME_SITU=1,
NOM_SITU='Passage arret a froid
fonctionnement nominal',
NUME_GROUPE=1,
PRES_A=1.0E5,
PRES_B=71.5E5,
TEMP_REF_A=10.0,
TEMP_REF_B=287.0,
CHAR_ETAT_A=1,
CHAR_ETAT_B=2,),
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_F(NB_OCCUR=1300000, NUME_SITU=2,
NOM_SITU='fluctuations en régime permanent',
NUME_GROUPE=1,
PRES_A=58.9E5,
PRES_B=57.6E5,
TEMP_REF_A=274.5,
TEMP_REF_B=272.5,
CHAR_ETAT_A=3,
CHAR_ETAT_B=4,
NUME_RESU_THER=(12,22),),
_F(NB_OCCUR=10,
NB_CYCL_SEISM=390,
NUME_SITU=7,
NOM_SITU='Seisme SNA',
COMBINABLE='OUI',
NUME_GROUPE=1,
CHAR_ETAT_A=(1000,1001,1002,1003,1004,1005,1006),),
_F(NB_OCCUR=13,
NUME_SITU=11,
NOM_SITU='Epreuve hydraulique',
# NUME_GROUPE=2,
NUME_GROUPE=1,
PRES_A=112.0E5,
PRES_B=1.0E5,
TEMP_REF_A=20.0,
TEMP_REF_B=10.0,
CHAR_ETAT_A=1,
CHAR_ETAT_B=14,),
),
);
Il ne reste plus qu'à imprimer la table produite :
IMPR_TABLE(TABLE=TBRCCM1,);
On obtient alors :
TABL_POST_RCCM
MAILLE TYPE_MAILLE NOEUD SM SN_MAX SN/3SM SALT_MAX FACT_USAGE_CUMU
M1 DRO N80 1.33600E+08 1.35615E+08 3.38360E-01 7.44376E+07 4.58400E-03
M1 COU N79 1.33600E+08 1.35207E+08 3.37342E-01 8.15106E+07 5.58793E-03
M2 COU N79 1.33600E+08 1.50176E+08 3.74690E-01 8.69347E+07 6.30413E-03
M2 DRO N78 1.33600E+08 1.49870E+08 3.73926E-01 8.05593E+07 5.37650E-03
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2
Calcul détaillé complet d'un composant quelconque et
analyse réglementaire B3200 à l'aide de POST_RCCM
Ce type d'analyse est justifié lorsque l'on veut analyser un composant soumis à un ou à peu de
transitoires (et pas de séisme), en vue de vérifier les différents critères du RCC-M B3200 (déformation
excessive, déformation progressive, fatigue suivant l'annexe ZH210).
Si on souhaite analyser un composant à la fatigue, pour l'ensemble des situations auxquelles il sera
soumis, et en particulier au séisme, il est préférable d'utiliser la méthode décrite au chapitre suivant.
Ce type d'analyse ne fonctionne que pour les modélisations de milieux continus 2D (D_PLAN, C_PLAN,
AXIS) ou 3D.
On prendra pour exemple les tests RCCM01, et SSLV100.
2.1
Calcul du composant
Il s'agit ici d'effectuer le calcul direct du composant, pour le ou les chargements dont on veut évaluer
les critères.
Pour modéliser les coudes ou les piquages, il est commode d'utiliser les outils ASCOUF (macros
commandes MACR_ASCOUF_MAIL et MACR_ASCOUF_CALC) et ASPIC (MACR_ASPIC_MAIL et
MACR_ASPIC_CALC).
A l'issue de ces calculs, on dispose d'un certain nombre de concepts résultats, thermo-élastiques 2D
ou 3D, produits par MECA_STATIQUE ou STAT_NON_LINE, et pour lesquels on a calculé l'option
SIGM_ELNO_DEPL (en prenant soin dans CALC_ELEM de fournir la charge contenant les
températures) ou mieux : SIEF_ELNO_ELGA (CALC_ELEM).
Par exemple (RCCM01) :
RESU2=MECA_STATIQUE( MODELE=MO, CHAM_MATER=CHMAT,
LIST_INST=LINST,
EXCIT=( _F( CHARGE = CHTHER),
_F( CHARGE = CHMEC, FONC_MULT = FCTMUL)),
OPTION=( 'SIGM_ELNO_DEPL',
)
2.2
Définition des segments et extraction des contraintes
Il s'agit d'extraire, sur chaque segment à étudier, les contraintes, pour chaque transitoire. Rappelons
que les critères du RCC-M B3200 sont à vérifier pour l'ensemble des segments envisageables,
traversant le composant de la peau interne jusqu'à la peau externe. Le choix du segment maximisant
les critères est à la charge de l'utilisateur. Pour une géométrie complexe, celui-ci devra donc calculer
un certain nombre de segments.
En pratique, dans Code_Aster, plusieurs méthodes sont possibles pour définir les segments d'analyse
puis y extraire les contraintes :
·
la première consiste à utiliser les commandes INTE_MAIL_2D ou INTE_MAIL_3D, suivant le
dimension géométrique du problème, pour définir un segment quelconque passant au travers
du maillage puis à extraire les contraintes par POST_RELEVE_T :
LIGNE1=INTE_MAIL_2D( MAILLAGE=MA,
DEFI_SEGMENT=_F( ORIGINE = ( -1.0, 0.5, ),
EXTREMITE = ( 1.0, 0.5, )),
INFO=2 )
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TAB2=POST_RELEVE_T( ACTION=_F( INTITULE = 'LIGNE',
CHEMIN = LIGNE1,
RESULTAT = RESU2,
NOM_CHAM = 'SIGM_ELNO_DEPL',
OPERATION = 'EXTRACTION',
TOUT_CMP = 'OUI',),)
·
la seconde méthode consiste à utiliser un groupe de noeuds préexistant dans le maillage,
définissant un segment. Cette méthode nécessite obligatoirement de réordonner au préalable
le groupe de noeuds, pour que les noeuds le composant soient rangés de la peau interne vers
la peau externe :
MA=DEFI_GROUP(reuse=MA, MAILLAGE=MA,
CREA_GROUP_NO=(_F( OPTION = 'SEGM_DROI_ORDO',
NOM = 'LIGNE',
GROUP_NO='GN1',
NOEUD_ORIG = 'N22',
NOEUD_EXTR = 'N12',
PRECISION = 1.E-03,
CRITERE = 'RELATIF')
TAB2=POST_RELEVE_T( ACTION=_F( INTITULE = 'LIGNE',
GROUP_NO = LIGNE,
RESULTAT = RESU2,
NOM_CHAM = 'SIGM_ELNO_DEPL',
OPERATION = 'EXTRACTION',
TOUT_CMP = 'OUI',),)
·
la dernière méthode consiste à utiliser la macro-commande MACR_LIGN_COUPE pour définir
le segment d'analyse à partir de ses extrémités et pour extraire les contraintes :
MACR_LIGN_COUPE(RESULTAT=RESU2,
NOM_CHAM='SIGM_ELNO_DEPL',
MODELE=MO,
LIGN_COUPE=_F(NB_POINTS=5,
COOR_ORIG=( -1.0, 0.5, ),
COOR_EXTR=( 1.0, 0.5, ),
TABLE=CO('TAB2'),),)
2.3
Calcul des différents critères à l'aide de POST_RCCM
Les critères disponibles sont :
·
des critères de niveau 0 par l'option PM_PB,
·
des critères de niveau A (hors fatigue) par l'option SN,
·
des critères de fatigue (également de niveau A) par l'option FATIGUE_ZH210.
2.3.1 Option
PM_PB
Option permettant de calculer les critères de niveau 0 qui visent à prémunir le matériel contre les
dommages de déformation excessive, d'instabilité plastique et d'instabilité élastique et élastoplastique.
Ces critères nécessitent le calcul des contraintes équivalentes de membrane m
P , de membrane
locale l
P , de flexion b
P et de membrane plus flexion m
P + b
P . Les points de calcul sont les deux
extrémités du segment d'analyse. Si plusieurs segments d'extraction ont été utilisé pour définir une
même table de contraintes, le calcul se fait successivement pour chacun d'entre eux.
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En chaque point extrémité du segment d'analyse de longueur l, on calcule :
Pm = ma ( moy
fle
lin
x ij )
Pb = ma (
x ij )
Pm + Pb =
(
max ij )
t
Eq Tresca
.
t
Eq Tre
.
sca
t
Eq Tr
. esca
l
l
moy
1
fle
6
l
avec
=
ds,
=
s -
ds
lin
moy
fle
ij
,
l
ij
ij
l2
ij
ij
ij
ij
2
=
±
0
0
Les valeurs limites sont Sm et 1.5 Sm , Sm étant la contrainte admissible fonction du matériau et de
la température, donnée par le mot-clé SM du mot-clé RCCM dans DEFI_MATERIAU [U4.43.01].
Remarque :
Le calcul de PM et PMPB se fait à partir des contraintes primaires uniquement, donc hors
contraintes d'origine thermique. Si TABL_SIGM_THER est renseigné, on suppose que le
résultat indiqué dans TABL_RESU_MECA correspond à un calcul thermomécanique et on lui
soustrait donc les contraintes thermiques. Si seul TABL_RESU_MECA est renseigné, le calcul
se fait directement à partir des contraintes indiquées dans la table.
2.3.2 Option
SN
Option permettant de calculer les critères de niveau A (hors fatigue) qui visent à prémunir le matériel
contre les dommages de déformation progressive. Ils nécessitent le calcul de l'amplitude de variation
de contrainte linéarisée en un point, notée Sn .
Si l'utilisateur le demande (présence de l'opérande TABL_SIGM_THER) on effectue aussi le calcul de
S *
n . Les points de calcul sont les deux extrémités du segment d'analyse. Si plusieurs segments
d'extraction ont été utilisé pour définir une même table de contraintes, le calcul se fait successivement
pour chacun d'entre eux.
En chaque point extrémité de ce segment de longueur l , on calcule :
Sn = max ma ( lin
lin
x ij (t1) - ij (t2 )
t1 t
Eq Tre
.
sca
2
l
l
moy
1
fle
6
l
avec
=
ds,
=
s -
ds
lin
moy
fle
ij
,
l
ij
ij
l2
ij
ij
ij
ij
2
=
±
0
0
avec t1 et t2 parcourant l'ensemble des instants du (ou des) transitoires. La valeur limite de Sn est
S
.
3 m , Sm étant la contrainte admissible fonction du matériau et de la température, donnée par le
mot-clé SM du mot-clé facteur RCCM dans DEFI_MATERIAU [U4.43.01].
Remarque :
Le mot-clé TABL_RESU_MECA peut être répété plusieurs fois sous un seul mot-clé
TRANSITOIRE. Pour le calcul de SN et SN*, il n'y aura cependant pas de combinaison entre
les situations ainsi définies : chaque table de contraintes sera traitée successivement.
2.3.2.1 Calcul
de
Sn*
Si l'opérande TABL_SIGM_THER du mot clé facteur TRANSITOIRE est présent, on effectue aussi le
calcul de S *
n qui est égale à l'amplitude Sn calculée sans prendre en compte les contraintes de
flexion d'origine thermique. On calcule pour chaque extrémité :
*
S
* = max
max ( lin t
t
t
t
ij ( 1 ) -
fleth
ij
( 1) -( linij( 2)- fleth
ij
( 2) )
n
t1
Eq Tresca
t
.
2
l
fleth
= 6
l
s
ds
ij
2
- th
l
2
0
ij
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th
ij provenant des contraintes fournies dans TABL_SIGM_THER.
Il faut, pour que le calcul soit cohérent et conforme au RCC-M, que les contraintes fournies dans
TABL_SIGM_THER aient été obtenues avec un chargement thermique seul, sachant que le résultat
donné par TABL_RESU_MECA peut être dû à une combinaison de ce chargement thermique avec
d'autres chargements. Il faut donc que les instants de la table TABL_SIGM_THER correspondent à
ceux de la table TABL_RESU_MECA.
2.3.3 Option
FATIGUE_ZH210
Option permettant de calculer le facteur d'usage résultant de la combinaison d'un ou plusieurs
transitoires, suivant la méthode du RCC-M annexe ZH210.
L'amplitude de variation de contrainte en chaque extrémité du segment d'analyse est calculée à partir
des tables de contraintes TABL_RESU_MECA, pour chaque combinaison d'instants appartenant au(x)
transitoire(s) défini(s) par l'utilisateur. Puis on applique une méthode de combinaison et de cumul pour
obtenir le facteur d'usage total.Parmi les différentes méthodes proposées par le RCC-M pour calculer
le facteur d'usage en fatigue, celle de l'annexe ZH210 présente l'avantage de ne pas faire d'hypothèse
sur les directions des contraintes principales. A partir des transitoires donnés par l'utilisateur (des
résultats avec des numéros d'ordre ou des instants éventuellement précisés), le calcul se déroule en 3
phases :
·
Définition d'états de chargement pour chaque transitoire
- état de chargement k = {instant t + tenseur (t) + nombre d'occurrences Nocc (celui du
transitoire)}
·
A chaque extrémité du segment, pour deux états de chargement k et l :
- calcul de Sp (k, l) = amplitude de variation de contrainte (non linéarisée) entre les états k
et l,
- calcul de Sn (k, l) = amplitude de variation de contrainte linéarisée entre les états k et l,
- calcul de Salt (k, l) = ½ Ec/E Ke(k, l) Sp (k, l),
- par la courbe de fatigue de Wöhler en déduire Nadm (k, l),
- facteur d'usage u(k, l) = N(k, l) / Nadm (k, l),
N(k, l) = min ( Nocc (k), Nocc (l))
·
Méthode de combinaison
- Données à chaque extrémité du segment
- matrice carrée symétrique [u(k, l)] et vecteur Nocc (k) de dimension : le nombre total
d'états de chargement
·
Facteur d'usage total U
- U = 0
- Recherche du facteur d'usage élémentaire maximum = u(m, n) = max(u(k, l)) sur toutes
les combinaisons k, l où Nocc (k) et Nocc (l) non nuls
- cumul : U = U + u(m, n)
Si Nocc (m) < Nocc (n) alors
Nocc (n) = Nocc (n) Nocc (m)
Nocc (m) = 0
Sinon,
Nocc (m) = Nocc (m) Nocc (n)
Nocc (n) = 0
Cette méthode de combinaison des cycles est identique dans le cas uniaxial à la méthode RCCM de
POST_FATIGUE. Toutefois, dans POST_FATIGUE, les instants (états de chargements) intermédiaires
entre deux états extrêmes entre lesquels les contraintes varient linéairement sont éliminés.
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Notice d'utilisation du calcul et du post-traitement RCCM
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Dans POST_RCCM, qui traite des états de contraintes généraux, donc multiaxiaux, cette élimination
automatique n'est pas effectuée. Elle est à la charge de l'utilisateur qui peut définir les instants
correspondant aux états extrêmes par NUME_ORDRE, INST ou LIST_INST.
Remarque :
Le mot-clé TABL_RESU_MECA peut être répété plusieurs fois sous un seul mot-clé
TRANSITOIRE. Pour le calcul en fatigue, les résultats contenus dans chaque table de
contraintes seront combinés entre eux.
2.4
Description des tables produites
2.4.1 Option
PM_PB
Le calcul avec l'option PM_PB se fait de la manière suivante :
PMPB1=POST_RCCM( MATER=MAT,
TYPE_RESU='VALE_MAX',
OPTION='PM_PB',
TITRE='INST PM_PB, RESULTAT: RESU1',
TRANSITOIRE=_F( TABL_RESU_MECA = TAB1,)
)
La table produite dans le cas TYPE_RESU=`DETAILS', imprimable avec la commande IMPR_TABLE,
donne la valeur de chacun des paramètres calculés (SN, PB et PM-PB) pour chaque instant :
INTITULE LIEU SM 3SM TABL_RESU INST PM PB PMB
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 0.00000E+00 4.69111E+01 2.38704E+01 2.87530E+01
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 1.00000E+00 4.69101E+01 2.38703E+01 2.87526E+01
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 2.00000E+00 4.69092E+01 2.38703E+01 2.87522E+01
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 3.00000E+00 4.69092E+01 2.38703E+01 2.87522E+01
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 4.00000E+00 4.69092E+01 2.38703E+01 2.87522E+01
Li1 EXTR 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 0.00000E+00 4.69111E+01 2.38704E+01 7.05172E+01
...
Dans le cas TYPE_RESU=`VALE_MAX', seules les valeurs maximales de chacun des paramètres
calculés et l'instant de calcul correspondant sont affichés pour l'origine et l'extrémité du segment:
INTITULE LIEU SM 3SM TABL_RESU INST_PM PM INST_PB PB INST_PMB PMB
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 8.75000E+02 4.69111E+01 - - - -
Li1 EXTR 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 8.75000E+02 4.69111E+01 - - - -
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1
- - 7.42000E+02 2.38704E+01 - -
Li1 EXTR 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1
- - 7.42000E+02 2.38704E+01 - -
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1
- - -
- 9.40000E+02 2.87530E+01
Li1 EXTR 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1
- - -
- 8.00000E+02
7.05172E+01
2.4.2 Option
SN
Le calcul avec l'option SN se fait de la manière suivante :
SN1=POST_RCCM( MATER=MAT,
TYPE_RESU='VALE_MAX',
OPTION='SN',
TITRE='INST SN, RESULTAT: RESU1',
TRANSITOIRE=_F( TABL_RESU_MECA = TAB1,
TABL_SIGM_THER = TABTH)
)
La table produite dans le cas TYPE_RESU = `DETAILS' donne la valeur de chacun des paramètres
calculés (SN et, éventuellement, SN*) pour chaque combinaison d'instants :
INTITULE LIEU SM 3SM TABL_RESU_1 INST_1 TABL_RESU_2 INST_2 SN SN*
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 0.00000E+00 TAB1 0.00000E+00 2.87530E+01 2.87530E+01
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 0.00000E+00 TAB1 1.00000E+00 3.87825E+00 2.40790E-01
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 0.00000E+00 TAB1 2.00000E+00 1.27703E+01 8.46220E-01
Li1 ORIG 9.78000E+01 2.93400E+02 TAB1 0.00000E+00 TAB1 3.00000E+00 2.40816E+01 1.68294E+00
...
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Dans le cas TYPE_RESU =`VALE_MAX', seules les valeurs maximales de chacun des paramètres
calculés et l'instant de calcul correspondant sont affichés :
INTITULE LIEU SM 3SM TABL_RESU_1 INST_SN_1 TABL_RESU_2 INST_SN_2 SN INST_SN*_1 INST_SN*_2 SN*
Li1 ORIG 9.780E+01 2.934E+02 TAB1 5.5000E+01 TAB1 9.2500E+02 4.7530E+02 - - -
Li1 EXTR 9.780E+01 2.934E+02 TAB1 5.5000E+01 TAB1 9.2500E+02 5.0004E+02 - - -
Li1 ORIG 9.780E+01 2.934E+02 TAB1
- TAB1
- - 6.5000E+01 6.5000E+01
6.48451E+01
Li1 EXTR 9.780E+01 2.934E+02 TAB1
- TAB1
- - 6.5000E+01 6.5000E+01
9.60261E+01
2.4.3 Option
FATIGUE
Le calcul avec l'option FATIGUE se fait de la manière suivante :
FAT1=POST_RCCM( MATER=MAT,
TYPE_RESU='VALE_MAX',
OPTION='FATIGUE',
TITRE='FATIGUE_ZH210, RESULTAT: RESU2+RESUTH',
TRANSITOIRE=(_F( TABL_RESU_MECA = TAB1,
INST = (0., 1., 2.,),NB_OCCUR = 200,),
_F( TABL_RESU_MECA = TABTH,
INST = (0., 1., 2.,),NB_OCCUR = 200,),
)
La table produite dans le cas TYPE_RESU = `DETAILS' donne, pour chaque combinaison d'instants
(d'occurrences NB_OCCUR_1 et NB_OCCUR_2) et pour chaque extrémité : SN, SN*, SP, KE, SALT,
NADM et DOMMAGE (= min(NB_OCCUR_1,NB_OCCUR_2)/NADM). La valeur DOMMAGE_CUMU , indiquée
en fin de tableau pour chaque extrémité du segment, correspond à la combinaison des dommages de
tous les sous-cycles.
La table produite dans le cas TYPE_RESU = `VALE_MAX' donne uniquement la valeur maximale de
chacun des paramètres listés ci-dessus et les instants correspondants. A noter que le nombre de
cycles admissibles affiché est le maximum de ce paramètre sur l'ensemble des combinaisons, et il ne
correspond donc pas au SALT et au DOMMAGE maximum indiqué sur la même ligne. Les valeurs de SN
et SN* indiquées sont les mêmes que celles qui proviendraient d'un calcul avec l'option `SN'.
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3 Étude réglementaire d'une zone particulière d'un
composant soumis à de nombreux chargements
Ce chapitre est relatif à l'analyse à la fatigue d'un composant, ou d'une zone particulière d'un
composant appartenant à une ligne de tuyauterie, modélisé de façon détaillée en 2D ou en 3D, et
soumis aux mêmes situations que les lignes de tuyauteries du premier chapitre. Cela signifie qu'il
faudra connaître les contraintes sur un ou plusieurs segments, pour chaque chargement, avec en
particulier le séisme, et chaque transitoire thermique.
La gestion de nombreux résultats étant coûteuse, il est d'usage dans ce cas d'effectuer des calculs
mécaniques pour des chargements unitaires (un chargement par direction, de norme 1) puis
d'effectuer des combinaisons linéaires pour obtenir la réponse à chaque état stabilité de chaque
situation. Ce procédé réduit le nombre de calculs mécanique à 7 dans le cas d'un composant à deux
extrémités (coude, transition d'épaisseur...) : 6 chargements unitaires et 1 pression unitaire.
3.1
Définition de la zone d'analyse
La zone à analyser doit être choisie telle que les limites du modèles correspondent à des points où les
torseurs d'efforts appliqués sont connus. Les parties droites de la zone maillée, assimilables à des
maillages 3D de tuyaux, doivent être suffisamment longues, pour que la solution mécanique aux
extrémités soit proche d'une solution de type poutre : déplacements et contraintes variant linéairement
dans l'épaisseur. Dans ce cas, on pourra appliquer aux extrémités les 6 composantes d'un torseur
unité, par l'intermédiaire d'une liaison 3D-poutre (mot-clé LIAISON_ELEM de AFFE_CHAR_MECA), à
un élément de poutre, ou même à un élément discret possédant des degrés de liberté de translation et
de rotation.
Il faut bien prendre garde à définir la géométrie 3D dans un repère coïncidant avec le repère local de
la zone analysée lors du calcul des efforts de poutre, afin que les torseurs soient définis dans le même
repère. Dans le cas contraire, l'utilisateur devra effectuer un changement de repère des torseurs.
Dans le cas d'un coude, dont la flexion génère une ovalisation, on pourra profiter de la liaison 3D-
TUYAU, qui permet de raccorder l'extrémité 3D du maillage à des éléments de tuyau, qui possèdent
des degrés de liberté d'ovalisation. Ceci permet de diminuer la longueur des parties droites maillées
en 3D.
Prenons l'exemple du test RCCM04 [V3.04.136] issu de l'étude [bib1] : il s'agit de l'étude détaillée
d'une sous-épaisseur longitudinale dans un coude la ligne VVP étudiée au chapitre 1. Ce coude est
maillé à l'aide de ASCOUF.
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3.2
Calcul préliminaire des efforts aux limites de la zone d'analyse
Les efforts appliqués aux limites du modèle, correspondant à chaque chargement de la liste des
situations, devront être calculés au préalable par une analyse de type poutre, comme au chapitre 1.
On obtient alors les valeurs des composantes des torseurs appliqués aux limites du modèle 3D, pour
chaque état stabilisé de chaque situation. (La liste des situations est celle donnée au chapitre 1). Pour
le coude étudié en [bib1], cela donne par exemple :
Cas de charge FX (kN)
FY (kN) FZ (kN) MX (Nm) MY (Nm) MZ (Nm) P (Bars absolus)
Chargement
1 0.501
1.000
0.775 5947 3144 6334
0
Chargement 2
0.962
11.769 3.762
41084
25691
91767
71.5
Chargement 3
0.662
10.475 3.081
34253
20695
83346
58.9
Chargement 4
0.534
10.194 2.934
32752
19577
81995
57.6
Chargement 5
0.897
11.628 3.688
40330
25129
91090
70
Chargement 6
0.689
10.533 3.111
34565
20928
83625
59
Chargement 7
1.031
12.078 3.925
42718
26884
93803
73.4
Chargement 8
0.666
11.282 3.509
38457
23711
89984
68.1
Chargement 9
0.962
11.769 3.762
41084
25691
91767
71.5
Chargement 10
1.128
11.374 4.088
43556
28408
86849
44
Chargement 11
1.031
12.078 3.925
42718
26884
93803
74.5
Chargement 12
1.181
11.490 4.148
44175
28869
87403
44
Chargement
13
0.000
0.000
0.000
0 0 0
0
Chargement 14
19.968
0.182
0.150
1381
5671
3179
112
Séisme 23.425
50.966
36.902
240270
107195
16786 0
Ces valeurs seront directement introduites dans POST_RCCM qui effectuera les combinaisons linéaires
correspondantes.
3.3
Caractéristiques des matériaux
La définition des matériaux est identique à celle du chapitre 1, exceptée la masse volumique, inutile
ici. Les caractéristiques thermiques sont similaires. On pourra utiliser le catalogue matériau pour
bénéficier des caractéristiques du RCC-M en fonction de la température.
Remarque concernant les valeurs à utiliser :
Le RCC-M B3200 précise que dans le cas de combinaison de chargements mécaniques et
thermiques, ce qui est le cas général, il faut prendre Sm à la température maximum de chaque
transitoire. Par contre l'usage en B3600 est de choisir Sm à la température moyenne des
transitoires étudiés.
Il est indispensable de vérifier la pertinence du système d'unités. Notons par exemple que l'usage de
MACR_ASCOUF_MAIL implique d'utiliser le mm comme unité de longueur. Donc, toutes les contraintes
seront en MPa (N/mm²). De même, il faut prendre garde aux unités utilisées dans les caractéristiques
thermiques.
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3.4
Caractéristiques élémentaires des éléments discrets ou linéiques
Les caractéristiques des éléments éventuels de poutre, utilisés pour appliquer les torseurs d'efforts,
doivent correspondre à celle de la tuyauterie dans la zone étudiée, et au maillage 3D. Dans la
définition de la section, R désigne le rayon externe de la section. On donne ici l'exemple de deux
liaisons : du côté encastré, on applique une liaison avec un élément discret. De l'autre côté, on
applique des torseurs, la liaison est du type 3D-poutre :
MOD=AFFE_MODELE( MAILLAGE=MA,
AFFE=(
_F( GROUP_MA='3D',MODELISATION = '3D',PHENOMENE = 'MECANIQUE'),
_F( GROUP_MA=('AB',), MODELISATION = 'POU_D_T', PHENOMENE = 'MECANIQUE'),
_F( GROUP_NO = 'C', MODELISATION = 'DIS_TR', PHENOMENE = 'MECANIQUE'))
)
CELEM=AFFE_CARA_ELEM(MODELE=MOD,
POUTRE=_F( GROUP_MA = ('AB',), SECTION = `CERCLE',
CARA = ( 'R', 'EP', ),VALE = (0.8128 ,0.032 )),
DISCRET=_F( GROUP_NO = 'C',
CARA = 'K_TR_D_N', VALE = (0., 0., 0., 0., 0., 0., )))
Il est nécessaire de donner les caractéristiques de raideur à l'élément discret, pour des raisons
informatiques.
3.5
Conditions aux limites pour le calcul des chargements unitaires
Il faut donc appliquer aux limites du modèle chaque composante du torseur appliqué par la ligne de
tuyauterie en ce point. En pratique, on encastre une extrémité (par l'intermédiaire d'une liaison
3D-poutre ou 3D-tuyau, ce qui évite les concentrations de contraintes), et on applique les torseurs sur
chacune des autres extrémités (soit 6 composantes dans le cas d'un coude ou d'une partie droite, et
12 composantes dans le cas d'un piquage).
CL=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=MOD, LIAISON_ELEM=(
# Liaison 3D-DISCRET
_F( OPTION = '3D_POU',
GROUP_MA_1 = 'SU',
GROUP_NO_2 = 'C'),
# Liaison 3D-POUTRE
_F( OPTION = '3D_POU',
GROUP_MA_1 = 'SF',
GROUP_NO_2 = 'A')),
# Encastrement de l'élément discret ponctuel
DDL_IMPO=_F( GROUP_NO = 'C', DX = 0., DY = 0., DZ = 0., DRX = 0.,
DRY = 0., DRZ = 0.),)
)
# Une composante du torseur :
FX=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=MOD,
FORCE_NODALE=_F( GROUP_NO = 'B', FX = 1000.))
MX=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=MOD,
FORCE_NODALE=_F( GROUP_NO = 'B', MX = 1.) )
Remarque :
La valeur « unitaire » des chargements dépend de l'unité des torseurs qui seront fournis à
POST_RCCM. Ici, les efforts sont en kN et les moments en N.m. Les pressions sont en bars.
Dans l'exemple présenté ici, on applique un effort unitaire de 1kN, un moment unitaire de
1N.m et une pression unitaire de 1bar (soit 1E5 Pa).
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Pour le chargement de pression, il faut appliquer sur les mailles surfaciques internes une pression
unité, sans oublier l'effet de fond (qui peut être défini comme suit, ou bien directement à l'aide du
mot-clé EFFE_FOND) :
REXT= 0.8128
EPTUB= 0.032
PINT= 1.E5
RINT= REXT-EPTUB
SINT= PI*(RINT*RINT)
FTOT= PI*(RINT*RINT)
SEXT= PI*(REXT*REXT)
SFON= SEXT-SINT
FREP= FTOT/SFON
PRES1=AFFE_CHAR_MECA(MODELE=MODMECA,
PRES_REP=_F(GROUP_MA='SURFINT',
PRES=PINT),
FORCE_FACE=_F(GROUP_MA='EFOND',
FX=FREP,),);
Remarque :
Il est toujours préférable d'orienter les mailles de face où sont appliquées les pressions, car
elles ne sont pas toujours orientées convenablement par les mailleurs. Ceci se fait
simplement à l'aide de l'opérateur MODI_MAILLAGE :
MAIL=MODI_MAILLAGE(reuse =MAIL, MAILLAGE=MAIL,
ORIE_PEAU_3D=(_F(GROUP_MA='SURFINT',),
_F(GROUP_MA='EFOND',),),
MODELE=MODMECA,);
3.6 Calculs
statiques
On effectuera 7 calculs statiques : un par composante unitaire de torseur, et un pour la pression. Le
séisme n'intervient pas à ce niveau, car il se traduit en fait par des torseurs, dont les composantes ont
des signes inconnus. C'est POST_RCCM qui effectuera toutes les combinaisons de signe.
3.7
Relevés des contraintes
Après avoir déterminé un certain nombre de segments sur lesquels seront évalués les critères, il reste
à extraire les valeurs des contraintes (SIEF_ELNO_ELGA ou SIGM_ELNO_DEPL) pour chaque
chargement, sur chaque segment. Rappelons que les critères du RCC-M B3200 sont à vérifier pour
l'ensemble des segments envisageables, traversant le composant de la peau interne jusqu'à la peau
externe. Le choix du segment maximisant les critères est à la charge de l'utilisateur. Pour une
géométrie complexe, celui-ci devra donc calculer un certain nombre de segments.
En pratique, dans le Code_Aster, trois méthodes de définition des segments sont possibles :
·
la première consiste à utiliser les commandes INTE_MAIL_2D ou INTE_MAIL_3D, suivant le
dimension géométrique du problème, pour définir un segment quelconque passant au travers
du maillage :
LIGNE1=INTE_MAIL_2D( MAILLAGE=MA,
DEFI_SEGMENT=_F( ORIGINE = ( -1.0, 0.5, ),
EXTREMITE = ( 1.0, 0.5, )),
INFO=2 )
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·
la seconde consiste à utiliser un groupe de noeuds préexistant dans le maillage, définissant
un segment. Cette méthode nécessite obligatoirement de réordonner au préalable le groupe
de noeuds, pour que les noeuds le composant soient rangés de la peau interne vers la peau
externe :
MA=DEFI_GROUP(reuse=MA, MAILLAGE=MA,
CREA_GROUP_NO=(_F( OPTION = 'SEGM_DROI_ORDO',
NOM = 'LIGNE',
GROUP_NO='GN1',
NOEUD_ORIG = 'N22',
NOEUD_EXTR = 'N12',
PRECISION = 1.E-03,
CRITERE = 'RELATIF')
·
la troisième consiste à utiliser MACR_LIGN_COUPE, qui effectue une projection des champs
de contraintes moyennés aux noeuds sur un maillage 1D dont on fournit les extrémités et le
nombre d'éléments :
MACR_LIGN_COUPE( RESULTAT = RESUT,NOM_CHAM='SIGM_NOEU_DEPL',
MODELE = MODMECA,
LIGN_COUPE = ( _F( NB_POINTS = 10,
COOR_ORIG = (0,3,0.18),
COOR_EXTR = (0,3,0.2),
TABLE = CO("TAB2") ), ))
Pour alléger les calculs, les tables résultats de ces extractions pourront être écrites sur un fichier à
l'aide de IMPR_TABLE, au format ASTER. Ainsi le post-traitement n'aura plus qu'à relire ces tables (à
l'aide de LIRE_TABLE [U7.02.03]) sans avoir à gérer des résultats de grandes tailles.
Les tables ont la forme suivante :
#DEBUT_TABLE
#TITRE ASTER 6.4 CONCEPT TRCA_1 CALCULE LE 03/11/2002 A 09:06:13 SOUS_EP LONGI
#TITRE TABL_POST_RELEVE NUMERO 1 EFFORT FX
NOEUD NOM_CHAM ABSC_CURV SIXX SIYY SIZZ SIXY SIXZ SIYZ
K8 K16 R R R R R R R
N1678 SIEF_ELNO_ELGA 0.00000E+00 -1.27858E-03 -3.15954E-03 -4.34084E-02 -3.34792E-13 -7.38056E-03 -
1.79181E-12
N1680 SIEF_ELNO_ELGA 5.33333E+00 -1.12894E-03 -6.39054E-03 -4.14610E-02 3.92425E-14 -6.51754E-03 -
1.41419E-12
N1682 SIEF_ELNO_ELGA 1.06667E+01 -9.36233E-04 -9.61344E-03 -3.95320E-02 4.40551E-13 -5.65075E-03 -
1.03617E-12
N1684 SIEF_ELNO_ELGA 1.60000E+01 -8.84555E-04 -1.30290E-02 -3.74732E-02 5.69397E-13 -5.52805E-03 -
6.68335E-13
N1686 SIEF_ELNO_ELGA 2.13333E+01 -7.91024E-04 -1.64407E-02 -3.54349E-02 7.02376E-13 -5.30574E-03 -
3.05450E-13
N1688 SIEF_ELNO_ELGA 2.66667E+01 -1.23405E-03 -2.07044E-02 -3.16426E-02 5.06784E-13 -6.18022E-03
4.51977E-13
N1690 SIEF_ELNO_ELGA 3.20000E+01 -1.76201E-03 -2.49802E-02 -2.78113E-02 2.79785E-13 -7.15807E-03
1.21395E-12
#FIN_TABLE
3.8 Calculs
thermomécaniques
Les calculs thermiques doivent être effectués pour chaque transitoire thermique à prendre en
compte. Il faut prendre garde à mailler finement, par exemple à l'aide l'éléments linéaires à masse
diagonalisée (modélisation 3D_DIAG), ce qui permet d'éviter les dépassements de maximum. Les pas
de temps doivent être optimisés, pour capter les gradients de température dans l'épaisseur dus aux
transitoires thermiques violents.
Si on veut modéliser des transitoires de grande amplitude, il est plus précis d'effectuer des calculs
thermiques non linéaires (THER_NON_LINE) en considérant les caractéristiques thermiques variables
avec la température.
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Généralement, les chargements thermiques sont constitués d'histoires de températures fluide en peau
interne, avec des coefficients d'échange constants, ou fonction du temps. On utilise souvent les
expression suivantes pour estimer les coefficients d'échange en fonction du débit du fluide (formule de
Colburn) :
f
0 8
.
4
.
0
4Q
H = 023
.
0
Re Pr avec Re =
où Q est le débit du fluide, D le diamètre interne de
D
D2 v
f
f
la tuyauterie, la conductivité thermique de l'eau, v la viscosité cinématique et Pr le nombre de
f
Prandtl. Toutes ces caractéristiques varient en fait en fonction de la température. On peut choisir la
température moyenne de chaque transitoire pour évaluer ces quantités.
Cela peut être introduit directement dans le fichier de commandes sous la forme :
PRANDTL= 1.35
LF= 0.45
NF= 0.123E-6
DF= 0.1319
DEBIT=20/3600
RE1= 4*DEBIT/NF/PI/DF/DF
COEFH= 0.0023*(PRANDTL**(0.4))*(RE1**(0.8))*LF/DF
Les autres faces (face externe et extrémités) sont souvent isolées, ce qui se traduit par une condition
de flux nul (pas de condition particulière à introduire pour le calcul thermique). Le coefficient de
Prandtl est adimensionnel, la conductivité thermique est en W/m.°C, le débit en m3/s et la viscosité
cinématique en m²/s.
Les résultats thermiques issus des calculs précédents sont introduits comme chargements pour les
calculs thermomécaniques. On utilisera de préférence des mailles d'ordre 2. Les champs de
température P1 seront donc projetés sur ce maillage P2, à l'aide de PROJ_CHAMP.
TEMP2 = PROJ_CHAMP(
METHODE='ELEM',
RESULTAT=TEMP,
MODELE_1=MODTHER,
MODELE_2=MODMECA,
TOUT_ORDRE='OUI')
Avec MODTHER le modèle thermique (3D_DIAG, éléments d'ordre 1) et MODMECA le modèle mécanique
(3D, éléments d'ordre 2). On peut arriver à la même qualité de résultats (sans utiliser 3D_DIAG) avec
un maillage unique, d'ordre 2, suffisamment fin pour pouvoir utiliser des pas de temps fins.
Les conditions aux limites associées doivent permettre d'éviter les mouvements de corps solide
(encastrement de l'une des extrémités via l'élément discret par exemple).
Une fois le calcul thermomécanique effectué, on extrait les contraintes par l'une des trois méthodes
déjà citées. On obtiendra alors, pour chaque segment, et chaque transitoire, une table contenant les 6
composantes de contraintes, pour chaque instant (la liste d'instants peut être réduite au moment de
l'extraction).
3.9
POST_RCCM sur chaque segment
Sur chaque segment, il faut appeler POST_RCCM, option PM_PB, SN ou FATIGUE. L'analyse la plus
complète correspond à l'option FATIGUE.
Le matériau est suppose unique le long du segment . On doit donc fournir à POST_RCCM le matériau
(défini par DEFI_MATERIAU ou INCLUDE_MATERIAU) contenant les caractéristiques mécaniques à la
température maximum des transitoires.
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Plus précisément [R7.04.03], le calcul de l'amplitude de contraintes S 'alt (i, j) est effectué, pour
chaque couple d'états stabilisés (i,j), et chaque extrémité du segment, à partir du tenseur des
contraintes S
, et du tenseur des contraintes linéarisées S
, , en prenant en compte le
n ( p q )
p (i j )
rapport des modules d'Young à la température maximum du transitoire et à la température de
référence de la courbe de Wöhler :
1
S'
,
= .
.
,
.
,
alt (i
)
E
j
c Ke (Sn (p q) S p (i j)
2 E
avec :
Ec : Module d'Young de référence pour la construction de la courbe de Wöhler, fourni par l'utilisateur
dans DEFI_MATERIAU, sous le mot clé E_REFE, du mot clé facteur FATIGUE.
Ke le facteur de concentration élasto-plastique défini au §B3234.6 du RCC-M. Ke peut être calculé de
deux façons :
· KE_MECA : c'est la méthode originelle, seule disponible dans les versions antérieures à la
version 7.2 [cf. R7.04.03] :
1
si
S
n ( p, q)
3.Sm
-
K
=
+
-
<
<
e (S n (
n
S p q
p, q)
1
n ( ,
)
1
n (
S p q
m
. m - ).
1 3.S
si
,
3. .S
m
n (
)
m
1
3.S
m
1
si
S
n ( p, q)
3. .S
m m
n
avec m et n dépendant du matériau, et fournis par l'utilisateur dans DEFI_MATERIAU, sous
les mots clés M_KE_RCCM et N_KE_RCCM, du mot clé facteur FATIGUE.
· KE_MIXTE : depuis le modificatif 1997 du RCC-M, on peut choisir une autre formule, basée
sur une décomposition de Salt :
1
S' (i, )
E
j
c
= .
.
,
.
,
+
,
.
,
avec :
alt
(Kmeca(Sn(p q) Smeca
p
(i j) K ther (Sn(p q) Sther
p
(i j)
2 E
e
e
K meca (S
,
est égal au Ke défini dans [R7.04.03], et
n ( p q )
e
1
ther
K
S p q
e
( n( , )
1
= max
.
.86
1
1
-
.S
66
.
1
+ n
Sm
S meca
p
(i, j) représente la quantité Sp, amplitude de variation de la part mécanique des
contraintes, entre les instants i et j, ou valeur maxi de cette quantité au cours du transitoire,
calculée sur la base des sollicitations d'origine mécanique : pression, poids propre, séisme
(inertiel et déplacements d'ancrage), expansion thermique.
S ther , représente la quantité Sp calculée à partir des contraintes mécaniques engendrées
p
(i j)
uniquement par les transitoires thermiques.
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Dans l'exemple étudié, les commandes sont les suivantes (pour un segment) :
On extrait les tables contenant les extractions de contraintes sur le segment, pour chacun des
7 chargements unitaires, et pour chacun des transitoires thermiques :
TLIG1_FX = LIRE_TABLE (UNITE=38, TITRE='TLIG1_FX',NUME_TABLE=1)
...
TLIG1_PR = LIRE_TABLE (UNITE=38, TITRE='TLIG1_PR',NUME_TABLE=55,)
# RESULTATS THERMOMECANIQUES
TLIG1_T2 = LIRE_TABLE (UNITE=38, TITRE='TLIG1_T2',NUME_TABLE=64,)
TLIG1_T6 = LIRE_TABLE (UNITE=38, TITRE='TLIG1_T6',NUME_TABLE=73,)
# LE MATERIAU EST SUPPOSE UNIQUE LE LONG DU SEGMENT
TBRCCM1=POST_RCCM(TYPE_RESU='VALE_MAX',
TYPE_RESU_MECA='UNITAIRE',
OPTION='FATIGUE',
MATER=MAT_A48,
TYPE_KE
=
`KE_MECA',
INFO=2,
# les situations sont définies comme pour FATIGUE_B3600
SITUATION=(
_F(NB_OCCUR=190,
NUME_SITU=1,
NOM_SITU='Passage arret a froid - fonctionnement nominal',
NUME_GROUPE=1,
PRES_A=1.0E5,
PRES_B=71.5E5,
TEMP_REF_A=10.0,
TEMP_REF_B=287.0,
CHAR_ETAT_A=1,
CHAR_ETAT_B=2,),
_F(NB_OCCUR=1300000,
NUME_SITU=2,
NOM_SITU='fluctuations en regime permanent',
NUME_GROUPE=1,
PRES_A=58.9E5,
PRES_B=57.6E5,
TEMP_REF_A=274.5,
TEMP_REF_B=272.5,
CHAR_ETAT_A=3,
CHAR_ETAT_B=4,
NUME_RESU_THER=2,),
...
_F(NB_OCCUR=10,
NB_CYCL_SEISME=390,
NUME_SITU=7,
NOM_SITU='Seisme SNA',
COMBINABLE='OUI',
NUME_GROUPE=1,
PRES_A=0.0,
PRES_B=0.0,
TEMP_REF_A=20.0,
TEMP_REF_B=20.0,
CHAR_ETAT_A=(1000,1001),
CHAR_ETAT_B=(1000,1001),),
),
# torseurs mécaniques : un pour chaque état stabilisé (donc 2 par situation) :
CHAR_MECA=(
_F(NUME_CHAR=1, NOM_CHAR='ETAT 1 SITUATION 1',
FX=-0.501, FY=-1.000, FZ=0.775, MX=5947., MY=3144., MZ=6334., ),
_F(NUME_CHAR=2, NOM_CHAR='ETAT 2 SITUATION 1',
FX=0.962, FY=-11.769, FZ=-3.762, MX=-41084., MY=-25691., MZ=91767., ),
_F(NUME_CHAR=3, NOM_CHAR='ETAT 3 SITUATION 2',
FX=0.662, FY=-10.475, FZ=-3.081, MX=-34253., MY=-20695., MZ=83346., ),
...
_F(NUME_CHAR=1000, NOM_CHAR='SNA', TYPE_CHAR='SEISME',
FX=23.425, FY=-50.966, FZ=36.902, MX=240270., MY=-107195., MZ=16786.),
),
# résultats thermomécaniques
RESU_THER=(
_F(NUME_RESU_THER=2,
TABL_RESU_THER=TLIG1_T2, ),
_F(NUME_RESU_THER=6,
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TABL_RESU_THER=TLIG1_T6, ),
),
# les profils de contraintes issus des calculs mécaniques unitaires
RESU_MECA_UNIT=(
_F(TABL_FX=TLIG1_FX,
TABL_FY=TLIG1_FY,
TABL_FZ=TLIG1_FZ,
TABL_MX=TLIG1_MX,
TABL_MY=TLIG1_MY,
TABL_MZ=TLIG1_MZ,
TABL_PRES=TLIG1_PR, ),
), );
IMPR_TABLE(TABLE=TBRCCM1,);
3.10 Description des tables produites
La table produite pour l'option PM_PB contient les valeurs de PM, PB et PM-PB aux extrémités du
segment pour chaque situation de chargement. La valeur indiquée correspond au maximum du
paramètre considéré, calculé aux états mécaniques A et B définis par l'utilisateur. Si le groupe de
situations comprend un chargement de type SEISME, la valeur indiquée pour une situation (hors
séisme) de ce groupe correspond au maximum obtenu en prenant en compte les chargements non
signés du séisme. La valeur sans séisme de cette situation peut être retrouvée dans le fichier
message si INFO=2.
La table produite pour l'option SN contient les valeurs SN et SN* aux extrémités du segment pour
chaque situation de chargement. Si le groupe de situations comprend un chargement de type SEISME,
la valeur indiquée pour une situation (hors séisme) de ce groupe correspond au maximum obtenu en
prenant en compte les chargements non signés du séisme. La valeur sans séisme de cette situation
peut être retrouvée dans le fichier message si INFO=2.
La table produite pour l'option FATIGUE reprend les mêmes informations que pour les options
précédentes (PM, PB, PM-PB, SN et SN*) pour chaque situation, et la valeur du facteur d'usage
FACT_USAGE et sa contribution %_FACT_USAGE pour chaque combinaison de situation possible.
Enfin, pour les deux extrémités du segment, on trouve SN_MAX, SP_MAX, SALT_MAX et
FACT_USAGE_CUMU :
ASTER 6.03.18 CONCEPT TBRCCM1 CALCULE LE 01/10/2002 A 10:51:56 DE TYPE
TABL_POST_RCCM
LIEU SM SN/3SM SN_MAX SP_MAX SALT_MAX FACT_USAGE_CUMU
ORIG 1.33600E+08 3.48221E-02 1.39567E+07 1.43295E+07 7.27012E+06 1.39288E-05
EXTR 1.33600E+08 5.23888E-02 2.09974E+07 2.19719E+07 1.11475E+07 3.76647E-05
Il est possible d'obtenir le détail des calculs avec INFO=2 : les valeurs de SN et de SP sont alors
indiquées dans le fichier message pour chaque combinaison de chargement de chaque groupe. Les
matrices SALT sont également indiquées à chaque itération du calcul du dommage cumulé.
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4 Bibliographie
[1]
F.CURTIT : "Analyse à la fatigue d'une ligne VVP intérieur BR avec sous-épaisseur". Note
EDF / MMC HT-26/00/057/B
[2]
"RCC-M : Règles de Conception et de Construction des matériels mécaniques des îlots
nucléaires PWR. Edition 1991". Edité par l'AFCEN : Association française pour les règles de
conception et de construction des matériels des chaudières électro-nucléaires.
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