Code_Aster ®
Version
7.4

Titre :

Modélisations 3D et 3D_SI mécaniques


Date :
01/06/05
Auteur(s) :
X. DESROCHES, F. LEBOUVIER Clé
:
U3.14.01-E Page
: 1/4

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

















Manuel d'Utilisation
Fascicule U3.14 : Eléments finis mécaniques 3D
Document U3.14.01





Modélisations 3D et 3D_SI mécaniques




Résumé :

Ce document décrit pour les modélisations mécaniques 3D et 3D_SI :

· 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 la modélisation.

Les modélisations 3D et 3D_SI (Phénomène : MECANIQUE) correspondent à des éléments finis dont les mailles
supports sont volumiques.

Le suffixe _SI signifie : Sous - Intégré : l'intégration des termes relatifs aux lois de comportement se fait de
façon réduite (schéma de points de Gauss d'ordre moins élevé que la modélisation à intégration complète).
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Fascicule U3.14 : Eléments finis mécaniques 3D
HT-66/05/004/A

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Modélisations 3D et 3D_SI mécaniques


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01/06/05
Auteur(s) :
X. DESROCHES, F. LEBOUVIER Clé
:
U3.14.01-E Page
: 2/4


1 Discrétisation

1.1
Degrés de libertés

Modélisation
Degrés de liberté
(à chaque noeud sommet)

3D, 3D_SI
DX : déplacement suivant X

DY : déplacement suivant Y

DZ : déplacement suivant Z


1.2
Maille support des matrices de rigidité

Les mailles support des éléments finis peuvent être des tétraèdres, des pyramides, des prismes ou
des héxaèdres. Les éléments sont iso-paramétriques.

Modélisation Maille Interpolation
Remarques

3D, 3D_SI
TETRA4
Linéaire
3D, 3D_SI
TETRA10
Quadratique
3D, 3D_SI
PYRAM5
Linéaire
3D, 3D_SI
PYRAM13
Quadratique
3D, 3D_SI
PENTA6
Bi-linéaire
3D, 3D_SI
PENTA15
Serendip
3D, 3D_SI
HEXA8
Tri-linéaire
3D HEXA20
Serendip intégration
complète
3D_SI HEXA20
Serendip intégration
réduite
3D, 3D_SI
HEXA27
Tri-Quadratique


1.3
Maille support des chargements

Modélisation Maille Interpolation
Remarques

3D, 3D_SI
TRIA3
Linéaire ou



Bi-Linéaire
TRIA6
Quadratique ou



Serendip
QUAD4
Bi-linéaire
QUAD8
Serendip
QUAD9
Quadratique


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: 3/4


2 Chargements
supportés

Les chargements disponibles sont les suivants :

· 'CONTACT'
Permet de définir les zones soumises à des conditions de contact.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'FORCE_ARETE'
Permet d'appliquer des forces linéiques, à une arête d'élément volumique.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'FORCE_FACE'
Permet d'appliquer des forces surfaciques sur une face d'élément volumique.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'FORCE_INTERNE'
Permet d'appliquer des forces volumiques.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'PESANTEUR'
Permet d'appliquer un chargement de type pesanteur.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'PRES_REP'
Permet d'appliquer une pression à un domaine de milieu continu.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'TEMP_CALCULEE'
Permet d'appliquer un chargement thermique.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'SECH_CALCULEE'
Permet d'appliquer un champ de séchage.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'HYDR_CALCULEE'
Permet d'appliquer un champ d'hydratation et un champ de température.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'EPSA_CALCULEE'
Permet d'appliquer un champ de déformations anélastiques issu de logiciels externes.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'PRES_CALCULEE'
Permet d'appliquer un champ de pression issu de logiciels externes.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI
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· 'EPSI_INIT'
Permet d'appliquer un champ de déformation initiale.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'ROTATION'
Permet d'appliquer une vitesse de rotation et un vecteur de rotation.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI

· 'EFFE_FOND'
Permet de calculer et d'appliquer l'effet de fond sur une branche de tuyauterie soumise à une
pression interne.
Modélisations supportées : 3D, 3D_SI


3 Possibilités
non-linéaires

3.1
Lois de comportements

Les lois de comportements (modèles classiques, modèles locaux avec endommagement, modèles
pour le béton et les sols, ...), utilisables sous COMP_INCR ou sous COMP_ELAS dans STAT_NON_LINE
et DYNA_NON_LINE, sous le mot-clé RELATION, sont décrites en détails dans le document
'Comportement non linéaires' [U4.51.11].

3.2 Déformations

Les déformations utilisables sous COMP_INCR ou sous COMP_ELAS dans STAT_NON_LINE et
DYNA_NON_LINE, sous le mot-clé DEFORMATION, sont décrites en détails dans le document
'Comportement non linéaires' [U4.51.11].


4
Exemples de mise en oeuvre : cas-tests

· 3D
­ Statique
linéaire
FORMA01C [V7.15.100] : Analyse quasi-statique d'une tuyauterie comportant un coude
soumis à une force ponctuelle, à une pression interne et à un transitoire thermique.
­ Statique
non-linéaire
HSNV121A : [V7.15.121] : Analyse quasi-statique en grandes déformations d'un barreau sous
chargement thermique soumis à une force de traction.
­ Dynamique
linéaire
SDLV100A [V2.04.100] : Recherche des fréquences et des modes de flexion associés d'une
poutre élancée de section rectangulaire variable (encastrée-libre).
­ Dynamique
non-linéaire
SDNV100A [V5.03.100] : Analyse transitoire directe d'une poutre élancée animée d'une
vitesse initiale venant heurter une paroi rigide.
· 3D_SI
­ Statique
non-linéaire
HSNV125D : Analyse quasi-statique d'un volume en traction soumis à une température
variable et à un chargement en cisaillement avec une loi de comportement viscoplastique
(cas-test n°2 PHI2AS "Comportement non-linéaire des matériaux", 2000 ­ Volume XXIV ­
N°1).
­ Dynamique
non-linéaire
SDNV103A [V5.03.103] : Analyse de l'impact d'une barre de Taylor élastoplastique sur un
massif rigide. La modélisation prend en compte le contact avec frottement et un
comportement élastoplasticité avec grandes déformations.
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