30867120-E06-riou

Modlisation des pylnes avec Code_Aster

Laure PELLET Bernard RIOU R17 (Coordination lectrique et Mcanique des Ouvrages)116 mars 2006 EDF R&D

Christophe PEYRARD Thomas DE SOZA

Modlisation des pylnes avec Code_Aster1. tat actuel et volutions ncessaires 2. La dynamique 3. Le post-lastique 4. Les assemblages boulonns 5. Les pylnes architecturs

2

16 mars 2006

EDF R&D

1.

tat actuel et volutions ncessaires Interface Everest : Modlisation EF

3

16 mars 2006

EDF R&D

1.

tat actuel et volutions ncessaires

Modlisation laide dEverest

+

Poutres multi-fibres de Code_Aster

Bonne connaissance du transit deffort dans un pylne

4

16 mars 2006

EDF R&D

1.

Lvolution des besoins RTE

Politique de scurisation de RTE

pylne anti-cascade

Charge de dimensionnement forfaitaire Charges relles?Modlisation de la chute dun pylne Post-lastique Liaisons boulonnes Dynamique

Calcul de ligne avec chute dun pylne

Charge sur pylnes adjacents516 mars 2006 EDF R&D

2.

Effets dynamiques sur les pylnes

Rupture dun conducteur

statiques Efforts dynamiques

6

16 mars 2006

EDF R&D

7

2.

16 mars 2006

Effort en N

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

0


EDF R&D

Effort dynamique sur le pylne adjacent

Effort Dynamique et rglementation actuelle pour le cas de rupture de conducteur

Temps en secondes

2, 00 E 1 , -0 2 00 E 1 , -0 1 80 E 2 , -0 1 60 E 3 , -0 1 40 E 4 , -0 1 20 E 5 , -0 1 00 E 5 , -0 1 80 E 6 , -0 1 60 E 7 , -0 1 40 E 8 , -0 1 20 E 9 , -0 1 00 E 9 , -0 1 80 E 1 , -0 06 1 E 1, + 0 14 0 E 1, + 0 22 0 E 1, + 0 30 0 E 1, + 0 38 0 E 1, + 0 46 0 E 1, + 0 54 0 E 1, + 0 62 0 E 1, + 0 70 0 E 1, + 0 78 0 E 1, + 0 86 0 E 1, + 0 94 0 E 2, + 0 02 0 E 2, + 0 10 0 E 2, + 0 18 0 E+ 00Effort dynamique 0,7 Ti

Tension cble

Effort rsiduel

8

2.

0,E+00

5,E+04

1,E+05

2,E+05

2,E+05

3,E+05

3,E+05

-1,E+05

-5,E+04

16 mars 2006

Pylne complet + Efforts dynamique

STAT_NON_LINE


EDF R&D

2, E0 2, 2 E0 4, 1 E01 6, E0 8, 1 E1, 01 E+ 1, 00 E+ 1, 00 E+ 2, 00 E+ 2, 00 E+ 2, 00 E+ 2, 00 E+ 2, 00 E+ 3, 00 E+ 3, 00 E+ 3, 00 E+ 3, 00 E+ 3, 00 E+ 4, 00 E+ 4, 00 E+ 4, 00 E+ 4, 00 E+ 4, 00 E+ 5, 00 E+ 5, 00 E+ 5, 00 E+ 5, 00 E+ 5, 00 E+ 6, 00 E+ 6, 00 E+ 6, 00 E+ 6, 00 E+ 6, 00 E+ 7, 00 E+ 7, 00 E+ 7, 00 E+ 7, 00 E+ 7, 00 E+ 8, 00 E+ 8, 00 E+ 00

Efforts transmis aux fondations

DYNA_NON_LINESTAT DYNA

2.

Effets dynamiques sur les pylnesAnalyse spectrale des efforts18000000 16000000

14000000

12000000

Amplitude

10000000

8000000

6000000

4000000

2000000

023 20 21 13 19 16 10 10 11 12 12 14 14 15 17 17 18 19 21 22 23 25 24 8 6 3 0 1 1 2 4 4 5 6 7 8 9

frequence en Hz

Prise en compte des effets dynamique indispensable en cas de chargement brutal (rupture conducteur, dcharge de givre, )916 mars 2006 EDF R&D


10

16 mars 2006

EDF R&D

3.

Le post-lastique

?

Que se passe-t-il aprs le dbut de la plastification / flambement Ruine ?1116 mars 2006 EDF R&D

3.

Le Post-lastique - Oprateurs tests

STAT_NON_LINE

1POU_D_T_GD

2POU_D_TGM + PETIT_REAC

Calcul grands dplacements

Calcul en plasticit(approximation des grands dplacements)

12

16 mars 2006

EDF R&D

3.

Le Post-lastique - Oprateurs tests

Structure test + pr-dformation initier le flambementMODE_ITER_SIMULT

F

C

D

B

E

+CREA_CHAMP + MODI_MAILLAGEA F

10-3

13

16 mars 2006

EDF R&D

3.

Le Post-lastique

Premiers rsultats obtenus (POU_D_T_GD)5000

Efforts dans les barres

FNBD NAB

4000

C

D

3000

2000

1000

NAE0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

0

B

E

-1000

NCE NBC = NCD = NDE NBF NEF Flambement barre EF A F

-2000

-3000

-4000

Fc-5000

Chargement

14

16 mars 2006

EDF R&D

3.

Le Post-lastique

Premiers rsultats obtenus 1 POU_D_T_GDrobuste mais ne permet pas la modlisation de la plasticit

2 POU_D_TGM + PETIT_REACplasticit progressive observe mais difficult de convergence

dveloppement dun nouvel lment

15

16 mars 2006

EDF R&D

3.

Le Post-lastique

Dveloppements envisagsPOU_D_TGM + cinmatique GREEN_GR

Traitement des problmes de plasticit en Grandes Rotations

Application dautres domaines que les pylnes (charpente mtalliques)

16

16 mars 2006

EDF R&D


17

16 mars 2006

EDF R&D

4.

Les assemblages boulonns

Ils reprsentent les conditions limites Ils sont le sige de lamortissement

flambement dynamique

La raideur des assemblages influence la descente de charge1816 mars 2006 EDF R&D

4.


Modle actuel

raideur forfaitaire dans les liaisons boulonnes

(plasticit, frottement, contact,)

volution de loutil Everest

modlisation fine des assemblages boulonns

Collaboration CEMEF

laborer un modle simplifi1916 mars 2006 EDF R&D

4.


4.1. Identification du comportement exact dun assemblage boulonn Modlisation fine 3D : jeu, contact, frottement, plasticit.

20

16 mars 2006

EDF R&D

4.


4.2. Validation par rapport des essais antrieurs

21

16 mars 2006

EDF R&D

4.


4.3. Dveloppement dun lment quivalent dans ASTER

1 10 000 1 00 000 90 000 80 000 70 000E ffort ( N)

ELEMENT EQUIVALENT Poutre + Discret

60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 0 - 10 000 D p la ce m en t (mm ) 0.5 1 1. 5 2 2 .5 3

ELEMENTS DE CONTACT

Paramtres de llment : donnes physiques (jeux, serrage, coefficient de frottement, )

22

16 mars 2006

EDF R&D

4.


4.4. Implantation dans EVEREST

fin 2006

(choix pour lutilisateur des diffrents paramtres de boulonnage)

Sensibilit du calcul aux paramtres. OTM juin 2007 : qualification numrique des supports (sans essais) ? forte mise contribution des modles dvelopps dans Aster (driv partielle)

23

16 mars 2006

EDF R&D

5.

Les pylnes architecturs

Concours darchitectes 1994-95 meilleure acceptabilit des lignes lors des dbats publics Reprise dune modlisation ancienne mise jour tude inhabituelle par son aspect automatisation du posttraitement

24

16 mars 2006

EDF R&D

5.

Les pylnes architecturs : le Fougre (RFR)

25

16 mars 2006

EDF R&D

5.

Les pylnes architecturs : le Roseau (Mimram)

26

16 mars 2006

EDF R&D

5.

Les pylnes architecturs : Objectifs

Besoin du client : largir limplantation des pylnestre capable de connatre rapidement le taux de travail dun support pour un cas de charge donn

Rponse proposeDomaine dutilisation en fonction des VHL (efforts sur le pylne)V

Chargement acceptable (dans domaine) < 1L

Chargement inacceptable (hors domaine) > 1

Frontire ( = 1) = taux de travail2716 mars 2006 EDF R&D

H

5.1 Maillage MIMRAM (raidisseur platine tubes niveaux 7 bis)235 000 nuds 238 000 lments

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5.1 Maillage MIMRAM (jonction bras - platine)

29

16 mars 2006

EDF R&D

5.1 Maillage RFR

11 259 nuds

15 863 lments

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5.1 Validation

Comparaison aux essais effectus Sens Support RFRDplacement sur un point daccrochageEssais Hypothse A Haubanage total Givre02 Modle existant Modle mis jour

Ux Uy Uz Ux Uy Uz Ux Uy Uz-30 -22 -18 -1 1 -53 -44 -18 -11 -5 -1 2 68 -42 -34 -19 -40 -27 -16 -6 3 -52 -42

109 -31

112 -24

31

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5.2 Critres de tenue (taux de travail) 1- Plasticit Pas de dpassement de la limite lastique =VM/ECalcul de la contrainte quivalente de Von Mises.

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16 mars 2006

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5.2 Critres de tenue (taux de travail) 2- Flambement pas de dpassement de la charge critiqueMODE_ITER_SIMULT

Cas du Mimram : 7h CPU 12Go requis (week-end) Arguments : -max_base 50000 = 4 (1er mode)(La charge critique vaut 4 fois la charge nominale)

=1/3316 mars 2006 EDF R&D

5.2 Critres de tenue (taux de travail) 3- Boulons pas de dpassement des efforts admissibles Calcul des efforts gnraliss dans les sections boulonnes (Aster) Calcul des efforts exercs sur chaque boulon (Macro Excel)Centre de rduction des efforts

cisaillement et tractionFn = N y x + Mf1 + Mf 2 n yi2 xi2 2 2

Calcul des efforts admissibles (Norme)

yi M z +( Fy + xi M z ) 2 Ftr =( Fx ) n ai2 n ai2

Taux de travail des boulons (Macro Excel)3416 mars 2006 EDF R&D

=F/Fadm

5.3 AutomatisationV PATATOIDES max=1 L

Modlisation de rfrence Plans dexprienceRsultats Descriptif des chargements -Chargement 1 Fx, Fy, Fz - - Chargement N Fx, Fy, Fz

Maillage

Fichier de commandes Aster

H

Interpolations linaires ou quadratiquesIndice Chgt V Chgt 1 Chgt 2 x H y L w

plast. boul. flbtp% b% f%

Shell scriptCommandes (Chgt 1) Commandes (Chgt 2)

Commandes (Chgt n)

Macro Excel

Copie sous Windows

N calculs sur la machine centralise AsterRsultats 1 Rsultats 2 Rsultats n

Shell script

Flbt n

Contraintes n

Efforts n

Flbt 1 Contraintes 1 Efforts 1

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EDF R&D

5.4 Domaine dutilisation Interpolation : On procde par quartier de lespaceV

et par mode de ruine 1 2H

On interpole les taux obtenus par une fonction quadratique / linaire :

(V , H , L) = m1V + m2 H + m3 L + m4V 2 + m5 H 2 + m6 L2 + m7VH + m8VL + m9 HL + b

Recherche dune bonne prcision au voisinage de 13616 mars 2006 EDF R&D

=1

5.4 Reprsentation graphique LinaireV-30 kN

H-25kNH (N)

L-15kN

Courbe L fonction de H V donn-90000 -80000 -70000 -60000 -50000 -40000 -30000 -20000 -10000 0 0

-5000

-10000 L (N) -15000 -20000 -25000 -300003716 mars 2006 EDF R&D

Conclusions

Plusieurs chantiers entrepris Dynamique Post-lastique Assemblages boulonns modlisation toujours plus raliste des structures treillis. dveloppements bnfiques la communaut Aster. promotion du Code_Aster (auprs des partenaires).

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Documents

30867120-E06-riou