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Version
8.2

Titre :

Opérateurs AFFE_CHAR_CINE et AFFE_CHAR_CINE_F

Date :
31/01/06
Auteur(s) :
J. PELLET Clé
:
U4.44.03-H1 Page :
1/8

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
















Manuel d'Utilisation
Fascicule U4.4- : Modélisation
Document : U4.44.03





Opérateurs AFFE_CHAR_CINE
et AFFE_CHAR_CINE_F










1 But

Définir un chargement de type "degrés de liberté imposés".

Cette commande peut être utilisée avec un modèle mécanique, thermique ou acoustique. Le
traitement de ces conditions "cinématiques" se fera sans dualisation et donc sans ajout de degrés de
liberté de Lagrange.

Attention ce type de chargement n'est pas admis par toutes les commandes (par exemple
STAT_NON_LINE).

·
pour AFFE_CHAR_CINE les valeurs affectées ne dépendent d'aucun paramètre et sont
définies par des valeurs réelles (mécanique ou thermique) ou des valeurs complexes
(acoustique). Ces valeurs peuvent être nulles (blocage),
·
pour AFFE_CHAR_CINE_F les valeurs affectées peuvent être fonction d'un (ou plusieurs)
paramètres à choisir dans l'ensemble (INST, X, Y, Z).

Produit une structure de données de type char_cine_*.
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2 Syntaxe
Générale


ch[char_cine_*] = AFFE_CHAR_CINE





(
MODELE
=
mo
,
[modele]






/ MECA_IMPO =


(voir mot clé MECA_IMPO),






/ THER_IMPO =


(voir mot clé THER_IMPO),






/ ACOU_IMPO =


(voir mot clé MECA_IMPO),





)

si
MECA_IMPO
alors [*]
MECA
si
THER_IMPO
THER
si
ACOU_IMPO
ACOU




ch[char_cine_*] = AFFE_CHAR_CINE_F





(
MODELE
=
mo
,
[modele]






/ MECA_IMPO =


(voir mot clé MECA_IMPO),






/
THER_IMPO =


(voir mot clé THER_IMPO),





)



si
MECA_IMPO
alors [*]
MECA
si
THER_IMPO
THER

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3 Généralités

Ces deux commandes créent des concepts de type CHAR_CINE_* (_MECA/_THER).

La commande AFFE_CHAR_CINE peut également créer des concepts de type CHAR_CINE_ACOU.

Ces types sont différents du type charge créé par les commandes AFFE_CHAR_MECA [U4.44.01],
AFFE_CHAR_THER [U4.44.02] ou AFFE_CHAR_ACOU [U4.44.04]).

Les objets créés ne sont donc pas interchangeables.

L'avantage des charges "cinématiques" est qu'elles n'augmentent pas le nombre d'inconnues des
systèmes à résoudre, contrairement à la méthode de dualisation par multiplicateurs de LAGRANGE,
utilisée dans les commandes produisant un concept de type charge.

En revanche, l'utilisation de ces charges comporte les limitations suivantes :

·
on ne peut les utiliser que dans le cas de relation de type "ddl imposé" (et non pour des
relations linéaires),
·
ces charges ne sont pas encore admises dans toutes les commandes globales. Aujourd'hui
les commandes possibles sont :
-
MECA_STATIQUE,
-
THER_LINEAIRE, THER_NON_LINE ou THER_NON_LINE_MO.
·
pour un calcul n'utilisant pas les commandes globales : assemblage d'une matrice, puis
résolution, la séquence de commandes à utiliser est plus compliquée qu'avec des charges
"ordinaires" comme on peut le voir dans l'exemple 2 [§ 5.2].
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4 Opérandes

4.1
Généralités sur les opérandes

Les opérandes sous les mots clés facteurs MECA_IMPO, THER_IMPO et ACOU_IMPO sont de deux
formes :

·
les opérandes spécifiant les entités géométriques sur lesquelles sont affectées les
chargements (mots clés GROUP_MA, GROUP_NO, NOEUD...). Les arguments de ces opérandes
sont identiques pour les deux opérateurs.
·
les opérandes spécifiant les valeurs affectées (DX, DY, DZ, etc ...). La signification de ces
opérandes est la même pour les deux opérateurs. Les arguments de ces opérandes sont tous
du type réel pour l'opérateur AFFE_CHAR_CINE et du type fonction (ou formule) pour
l'opérateur AFFE_CHAR_CINE_F.

Ceci est vrai à une exception près : le mot clé facteur ACOU_IMPO (qui n'existe pas dans la
commande AFFE_CHAR_CINE_F) est toujours de type complexe.

Nous ne distinguerons donc pas dans ce document, sauf mention expresse du contraire, les deux
opérateurs AFFE_CHAR_CINE et AFFE_CHAR_CINE_F.

De façon générale, les entités sur lesquelles des valeurs doivent être affectées sont définies par
noeuds :

·
soit par l'opérande TOUT = 'OUI' qui permet de désigner tous les noeuds du maillage,
·
soit par l'opérande GROUP_NO permettant de désigner une liste de groupes de noeuds,
·
soit par l'opérande NOEUD permettant de désigner une liste de noeuds.
·
soit par les opérandes GROUP_MA et MAILLE permettant de désigner tous les noeuds portés
par les mailles désignées par les listes de MAILLE et de GROUP_MA.

4.2
Comportement en cas de surcharge :

4.2.1 Surcharge au sein d'une seule commande AFFE_CHAR_CINE

Lorsqu'on utilise au sein d'une même commande, plusieurs occurrences de MECA_IMPO (ou
THER_IMPO, ...) et que certains noeuds sont affectés plusieurs fois, c'est la dernière occurrence qui
prime. Par exemple :

chcine= AFFE_CHAR_CINE( MECA_IMPO=(
_F( TOUT='OUI', DX= 1., ...)
_F( NOEUD='N3', DX= 3., ...)

Dans ce cas, le déplacement imposé DX pour le noeud N3 vaut : 3.

4.2.2 Surcharge entre plusieurs commandes AFFE_CHAR_CINE

Si on utilise plusieurs commandes différentes, le comportement est différent. Par exemple :

chcin1= AFFE_CHAR_CINE( MECA_IMPO= _F( TOUT='OUI', DX= 1., ...)
chcin1= AFFE_CHAR_CINE( MECA_IMPO= _F( NOEUD='N3', DX= 3., ...)

Dans ce cas, le déplacement imposé DX pour le noeud N3 vaut : 4 ! (1+3).

4.2.3 Surcharge
entre
AFFE_CHAR_CINE et AFFE_CHAR_MECA

De même, si on "mixe" les commandes AFFE_CHAR_MECA et AFFE_CHAR_CINE :

chcin1= AFFE_CHAR_CINE( MECA_IMPO= _F( TOUT='OUI', DX= 1., ...)
chdua1= AFFE_CHAR_MECA( DDL_IMPO= _F( NOEUD='N3', DX= 3., ...)

Dans ce cas, le déplacement imposé DX pour le noeud N3 vaut : 4 ! (1+3).
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4.3 Opérande
MODELE

MODELE = mo

Concept produit par l'opérateur AFFE_MODELE [U4.41.01] où sont définis les types d'éléments
finis affectés sur le maillage.


4.4 Mot
clé
MECA_IMPO

4.4.1 But

Mot clé facteur utilisable pour imposer, à des noeuds ou des groupes de noeuds, une valeur de
déplacement, définie composante par composante dans le repère global.

Ces conditions aux limites seront traitées, par la suite, par la méthode dite d'élimination des degrés de
liberté imposés (c'est à dire sans dualisation, contrairement au traitement du même type de condition
limite par l'utilisation des opérateurs AFFE_CHAR_MECA ou AFFE_CHAR_MECA_F [U4.44.01]).


4.4.2 Syntaxe

AFFE_CHAR_CINE


/ MECA_IMPO = (_F (
/
TOUT
=
'OUI'
,
/
|
NOEUD
=
lno
,
[l_noeud]
|
GROUP_NO
=
lgno ,
[l_gr_noeud]


|
MAILLE
= lma
,
[l_maille]


|
GROUP_MA
=
lgma ,
[l_gr_maille]








| DX
= ux
,
[R]









| DY
= uy
,
[R]









|
... (voir la liste complète ci-dessous)
),),

AFFE_CHAR_CINE_F


/ MECA_IMPO
= (_F
(
/
TOUT
=
'OUI'
,
/
|
NOEUD
=
lno
,
[l_noeud]
|
GROUP_NO
=
lgno ,
[l_gr_noeud]
| MAILLE =
lma ,
[l_maille]


|
GROUP_MA
=
lgma ,
[l_gr_maille]








| DX
= uxf
,


[fonction(*)]









| DY
= uyf
,
[fonction(*)]









|
... (voir la liste complète ci-dessous)

),),

fonction(*) : fonction ou formule


Liste des mots clés disponibles sous MECA_IMPO :

DCX DCY DCZ DRX DRY DRZ DX DY DZ E1X E1Y E1Z E2X E2Y E2Z E3X E3Y E3Z E4X
E4Y E4Z GONF GRX H1X H1Y H1Z PHI PRE1 PRE2 PRES TEMP UI2 UI3 UI4 UI5 UI6
UO2 UO3 UO4 UO5 UO6 VI2 VI3 VI4 VI5 VI6 VO2 VO3 VO4 VO5 VO6 WI1 WI2 WI3
WI4 WI5 WI6 WO WO1 WO2 WO3 WO4 WO5 WO6

Ce sont les noms des degrés de liberté portés par les éléments finis du modèle. La signification de ces
noms est à chercher dans la documentation des éléments finis.
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4.4.3 Opérandes


/ MECA_IMPO

DX = ux ou uxf
Valeur de la composante de déplacement
DY = uy ou uyf
en translation imposée
DZ = uz ou uzf
sur les noeuds spécifiés

Uniquement pour les noeuds d'un modèle 3D comportant des éléments de poutre, plaque, coque,
discret :

DRX = x ou xf
Valeur de la composante de déplacement
DRY = y ou yf
en rotation imposée
sur les noeuds spécifiés
DRZ = y ou zf

Pour les degrés de liberté plus "exotiques" : GRX, TEMP, PRES et PHI, on se reportera à la
documentation de la commande AFFE_CHAR_MECA [U4.44.01 §3.9].

Attention :

On vérifie que le degré de liberté spécifié existe en ce noeud pour au moins un des éléments
du modèle (mot clé MODELE) qui s'appuient sur ce noeud.

De plus, la règle de surcharge est appliquée quand le même degré de liberté d'un même

noeud est imposé plusieurs fois : on ne retient que la dernière valeur.

4.5 Mot
clé
THER_IMPO

4.5.1 But

Mot clé facteur utilisable pour imposer, à des noeuds ou des groupes de noeuds, une valeur de
température nodale.

Ces conditions aux limites seront traitées, par la suite, par la méthode dite d'élimination des degrés de
liberté imposés (c'est à dire : sans dualisation contrairement au traitement du même type de condition
limite par l'utilisation des opérateurs AFFE_CHAR_THER ou AFFE_CHAR_THER_F [U4.44.02])

4.5.2 Syntaxe

·
pour AFFE_CHAR_CINE


/ THER_IMPO = (_F (
/
TOUT
=
'OUI'
,
/
|
NOEUD
=
lno
,
[l_noeud]
|
GROUP_NO
=
lgno ,
[l_gr_noeud]


|
MAILLE
= lma
,
[l_maille]


|
GROUP_MA
=
lgma ,
[l_gr_maille]








| TEMP =
t
,

[R]









| TEMP_SUP
= tsup ,
[R]









| TEMP_INF
= tinf ,
[R]






), ),

·
pour AFFE_CHAR_CINE_F


/ THER_IMPO = (_F (
/
TOUT
=
'OUI'
,
/
|
NOEUD
=
lno
,
[l_noeud]
|
GROUP_NO
=
lgno ,
[l_gr_noeud]


|
MAILLE
= lma
,
[l_maille]


|
GROUP_MA
=
lgma ,
[l_gr_maille]








| TEMP =
ft
,

[fonction(*)]









|
TEMP_SUP
= ftsup
,
[fonction(*)]









| TEMP_INF
= ftinf
,
[fonction(*)]






), ),

fonction(*) : fonction ou formule
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4.5.3 Opérandes

|
TEMP

Température imposée sur les noeuds (ou sur le feuillet moyen pour les coques thermiques)

|
TEMP_INF

Température imposée sur la face inférieure pour les éléments de coques thermiques.

|
TEMP_SUP

Température imposée sur la face supérieure pour les éléments de coques thermiques.

Pour les coques, les faces inférieure et supérieure sont définies, maille par maille, par la direction
de la normale extérieure déduite de la numérotation des noeuds : voir FACE_IMPO de
AFFE_CHAR_MECA [U4.44.01].


4.6 Mot
clé
ACOU_IMPO

4.6.1 But

Mot clé facteur utilisable pour imposer, à des noeuds ou des groupes de noeuds, une valeur de
pression acoustique.

Ces conditions aux limites seront traitées, par la suite, par la méthode dite d'élimination des degrés de
liberté imposés (c'est à dire : sans dualisation contrairement au traitement du même type de condition
limite par l'utilisation de l'opérateur AFFE_CHAR_ACOU [U4.44.04]).

4.6.2 Syntaxe

·
Pour AFFE_CHAR_CINE


/ ACOU_IMPO = (_F (
/
TOUT
=
'OUI'
,
/
|
NOEUD
=
lno
,
[l_noeud]
|
GROUP_NO
=
lgno ,
[l_gr_noeud]


|
MAILLE
= lma
,
[l_maille]


|
GROUP_MA
=
lgma ,
[l_gr_maille]









PRES
=
p
,
[C]






), ),

·
Pour AFFE_CHAR_CINE_F

Pas de mot clé ACOU_IMPO car il n'y a pas encore de fonction complexe.

4.6.3 Opérandes

PRES

Valeur de la pression acoustique complexe imposée sur le(s) noeud(s) spécifié(s).
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5 Exemples

5.1
Degrés de liberté imposés en mécanique

chcine = AFFE_CHAR_CINE
(MODELE = mo,
MECA_IMPO=(_F
(TOUT = 'OUI'
, DRZ = 0.),







_F (GROUP_NO = 'bord1', DX = 0., DY = 0., DZ =
0.,
DRX
=
0.,
DRY = 0.,)))

Pour ce problème de plaque dans le plan XY, on bloque tous les degrés de liberté de rotation autour
de Z et on encastre la plaque sur son bord bord1.

5.2
Utilisation comparée des charges cinématiques et "ordinaires"

5.2.1 Commandes
globales

ch1
= AFFE_CHAR_THER
( ... )
ch2 =
AFFE_CHAR_CINE_F
( TEMP_IMPO =
_F ( ... ))
evoth = THER_LINEAIRE
(
...
EXCIT
=
(
_F
(CHARGE
=
ch1),
_F
(CHARGE
=
ch2),)
...)

Il n'y a pas de différence.

5.2.2 Calcul "pas à pas"

Charges ordinaires

ch1

= AFFE_CHAR_MECA ( ... )
mel

= CALC_MATR_ELEM ( ... OPTION = 'RIGI_MECA' , CHARGE = ch1)

matas = ASSE_MATRICE (
MATR_ELEM = mel ...)

matas = FACT_LDLT ( reuse = matas, MATR_ASSE = matas )

U
= RESO_LDLT ( MATR_FACT = matas , CHAM_NO = F )

Charges cinématiques

ch1

= AFFE_CHAR_CINE ( ... )
mel

= CALC_MATR_ELEM ( ... OPTION = 'RIGI_MECA' )

matas = ASSE_MATRICE (
MATR_ELEM = mel, ..., CHAR_CINE = ch1 )

matas = FACT_LDLT ( reuse = matas, MATR_ASSE = matas, )

vcine = CALC_CHAR_CINE ( ..., CHAR_CINE = ch2, )

U
= RESO_LDLT ( MATR_FACT = matas , CHAM_NO = F,
CHAM_CINE
=
vcine)

Les termes induits par les charges cinématiques sont reportés au second membre ce qui nécessite le
calcul d'un champ aux noeuds supplémentaire vcine par la commande CALC_CHAR_CINE [U4.61.03].

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