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Calcul structurel d’une bielle de moteur diesel
Joel KUSTER
Liebherr machines Bulle
Conference ANSYS & 10eme forum CADFEM
J. KUSTER (LMB) Bielle moteur diesel Forum Cadfem 1 / 14
Sommaire
1 Presentation generaleLe groupe LiebherrGroupe de simulation
2 Presentation du problemeCharges en fonctionnement
3 Calcul par elements finisModelisationQuelques resultatsTravail futur
4 “Tips” LMB pour ANSYS
J. KUSTER (LMB) Bielle moteur diesel Forum Cadfem 2 / 14
Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En chiffresfondee en 1949
37’800 employes (∼ 1000 a Bulle)40 sites de production (17 pays)6 actionnaires
J. KUSTER (LMB) Bielle moteur diesel Forum Cadfem 3 / 14
Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En chiffresfondee en 194937’800 employes (∼ 1000 a Bulle)
40 sites de production (17 pays)6 actionnaires
J. KUSTER (LMB) Bielle moteur diesel Forum Cadfem 3 / 14
Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En chiffresfondee en 194937’800 employes (∼ 1000 a Bulle)40 sites de production (17 pays)
6 actionnaires
J. KUSTER (LMB) Bielle moteur diesel Forum Cadfem 3 / 14
Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En chiffresfondee en 194937’800 employes (∼ 1000 a Bulle)40 sites de production (17 pays)6 actionnaires
J. KUSTER (LMB) Bielle moteur diesel Forum Cadfem 3 / 14
Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En produitsTerrassement
Grues (mobiles, fixes)Engins de minesEquipementportuaireAppareils menagersComposants...
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Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En produitsTerrassementGrues (mobiles, fixes)
Engins de minesEquipementportuaireAppareils menagersComposants...
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Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En produitsTerrassementGrues (mobiles, fixes)Engins de mines
EquipementportuaireAppareils menagersComposants...
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Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En produitsTerrassementGrues (mobiles, fixes)Engins de minesEquipementportuaire
Appareils menagersComposants...
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Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En produitsTerrassementGrues (mobiles, fixes)Engins de minesEquipementportuaireAppareils menagers
Composants...
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Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En produitsTerrassementGrues (mobiles, fixes)Engins de minesEquipementportuaireAppareils menagersComposants
...
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Presentation generale Le groupe Liebherr
La societe Liebherr
En produitsTerrassementGrues (mobiles, fixes)Engins de minesEquipementportuaireAppareils menagersComposants...
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Presentation generale Groupe de simulation
Groupe de calcul a Bulle4 ingenieurs structure (ANSYS/FEMFAT)
2 ingenieurs mecanique des fluides (Star CCM+)2 ingenieurs multicorps (SimulationX)2 ingenieurs thermodynamique (GT-Suite)cluster Dalco (elements finis + fluide) :
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Presentation generale Groupe de simulation
Groupe de calcul a Bulle4 ingenieurs structure (ANSYS/FEMFAT)2 ingenieurs mecanique des fluides (Star CCM+)
2 ingenieurs multicorps (SimulationX)2 ingenieurs thermodynamique (GT-Suite)cluster Dalco (elements finis + fluide) :
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Presentation generale Groupe de simulation
Groupe de calcul a Bulle4 ingenieurs structure (ANSYS/FEMFAT)2 ingenieurs mecanique des fluides (Star CCM+)2 ingenieurs multicorps (SimulationX)
2 ingenieurs thermodynamique (GT-Suite)cluster Dalco (elements finis + fluide) :
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Presentation generale Groupe de simulation
Groupe de calcul a Bulle4 ingenieurs structure (ANSYS/FEMFAT)2 ingenieurs mecanique des fluides (Star CCM+)2 ingenieurs multicorps (SimulationX)2 ingenieurs thermodynamique (GT-Suite)
cluster Dalco (elements finis + fluide) :
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Presentation generale Groupe de simulation
Groupe de calcul a Bulle4 ingenieurs structure (ANSYS/FEMFAT)2 ingenieurs mecanique des fluides (Star CCM+)2 ingenieurs multicorps (SimulationX)2 ingenieurs thermodynamique (GT-Suite)cluster Dalco (elements finis + fluide) :
448Gb
MEF : 256Gb
64 cœurs
MEF : 16 cœurs
Linux os + Sun Grid Engine
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
FaxVilebrequin
ManetonBielle
Piston
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
J. KUSTER (LMB) Bielle moteur diesel Forum Cadfem 6 / 14
Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
θ
Pgas
θ
Fax
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Presentation du probleme Charges en fonctionnement
Analyse dynamique
retour
θ
Pgas
θ
Fax
∆F
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisContacts
surfaces craquees : �Rough�
contacts paliers - bielle : interferencecontacts paliers - maneton/axepiston : jeucalcul de l’interference des paliers en2 etapes :
1 deformations dues aux vis +interference
2 suppression interference,deformation inverse
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisContacts
surfaces craquees : �Rough�
contacts paliers - bielle : interference
contacts paliers - maneton/axepiston : jeucalcul de l’interference des paliers en2 etapes :
1 deformations dues aux vis +interference
2 suppression interference,deformation inverse
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisContacts
surfaces craquees : �Rough�
contacts paliers - bielle : interferencecontacts paliers - maneton/axepiston : jeu
calcul de l’interference des paliers en2 etapes :
1 deformations dues aux vis +interference
2 suppression interference,deformation inverse
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisContacts
surfaces craquees : �Rough�
contacts paliers - bielle : interferencecontacts paliers - maneton/axepiston : jeucalcul de l’interference des paliers en2 etapes :
1 deformations dues aux vis +interference
2 suppression interference,deformation inverse
Geometrie
maneton
palier
bielle
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisContacts
surfaces craquees : �Rough�
contacts paliers - bielle : interferencecontacts paliers - maneton/axepiston : jeucalcul de l’interference des paliers en2 etapes :
1 deformations dues aux vis +interference
2 suppression interference,deformation inverse
Modele #1
inactif
offset >0
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisContacts
surfaces craquees : �Rough�
contacts paliers - bielle : interferencecontacts paliers - maneton/axepiston : jeucalcul de l’interference des paliers en2 etapes :
1 deformations dues aux vis +interference
2 suppression interference,deformation inverse
Modele #1
interf. resolue
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisContacts
surfaces craquees : �Rough�
contacts paliers - bielle : interferencecontacts paliers - maneton/axepiston : jeucalcul de l’interference des paliers en2 etapes :
1 deformations dues aux vis +interference
2 suppression interference,deformation inverse
Modele #2
offset=0
offset <0
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisContacts
surfaces craquees : �Rough�
contacts paliers - bielle : interferencecontacts paliers - maneton/axepiston : jeucalcul de l’interference des paliers en2 etapes :
1 deformations dues aux vis +interference
2 suppression interference,deformation inverse
Modele #2
UPGEOM,-1.0,,,mod1,rst
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisVis
serrage domaine plastiqueI matiere elasto plastique
bilineairezones critiques proches du filet
I contact noeuds - noeudsI compromis taille modele /
precision
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisVis
serrage domaine plastiqueI matiere elasto plastique
bilineairezones critiques proches du filet
I contact noeuds - noeudsI compromis taille modele /
precision
pa
s
α
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisVis
serrage domaine plastiqueI matiere elasto plastique
bilineairezones critiques proches du filet
I contact noeuds - noeudsI compromis taille modele /
precision
CONTA178
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Calcul par elements finis Modelisation
Modelisation par elements finisCharges + conditions aux limites
structure (statique)I vitesse angulaireI acceleration lineaireI masse ponctuelle (piston)I pression de combustion
flambageI pression de combustion ω
x
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Calcul par elements finis Quelques resultats
Quelques resultats
deformations
I bielleI paliers (radial)
pression de contact
I surface craqueeI paliers
securite a la fatigueflambage
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Calcul par elements finis Quelques resultats
Quelques resultats
deformationsI bielle
I paliers (radial)pression de contact
I surface craqueeI paliers
securite a la fatigueflambage
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Calcul par elements finis Quelques resultats
Quelques resultats
deformationsI bielleI paliers (radial)
pression de contact
I surface craqueeI paliers
securite a la fatigueflambage
0
20
40
60
80100
120
140
160
180
200
220
240
260 280
300
320
340
0
Big EndSmall EndCenterBackFront
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Calcul par elements finis Quelques resultats
Quelques resultats
deformationsI bielleI paliers (radial)
pression de contact
I surface craqueeI paliers
securite a la fatigueflambage
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Calcul par elements finis Quelques resultats
Quelques resultats
deformationsI bielleI paliers (radial)
pression de contactI surface craquee
I paliers
securite a la fatigueflambage
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Calcul par elements finis Quelques resultats
Quelques resultats
deformationsI bielleI paliers (radial)
pression de contactI surface craqueeI paliers
securite a la fatigueflambage
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Calcul par elements finis Quelques resultats
Quelques resultats
deformationsI bielleI paliers (radial)
pression de contactI surface craqueeI paliers
securite a la fatigue
flambage
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Calcul par elements finis Quelques resultats
Quelques resultats
deformationsI bielleI paliers (radial)
pression de contactI surface craqueeI paliers
securite a la fatigueflambage
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Calcul par elements finis Travail futur
Points a ameliorer
Sous modele pour le calcul detaille des vis (geometrie“reelle” des filets)
Calcul dynamique (multicorps) avec modele des paliershydrodynamiques
I mapping de la pression dans le modele structurel (inertiarelief)
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Calcul par elements finis Travail futur
Points a ameliorer
Sous modele pour le calcul detaille des vis (geometrie“reelle” des filets)Calcul dynamique (multicorps) avec modele des paliershydrodynamiques
I mapping de la pression dans le modele structurel (inertiarelief)
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Calcul par elements finis Travail futur
Points a ameliorer
Sous modele pour le calcul detaille des vis (geometrie“reelle” des filets)Calcul dynamique (multicorps) avec modele des paliershydrodynamiques
I mapping de la pression dans le modele structurel (inertiarelief)
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“Tips” LMB pour ANSYS
Astuces LMB pour ANSYSEdition de code APDL
ProblemeCommandes APDL dans WB :
editeur “primitif”verif. syntaxiqueaide
Solutionansys-mode pour Emacs :
coloration syntaxiqueaide des commandesmodeles (templates)gratuit (libre)
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“Tips” LMB pour ANSYS
Astuces LMB pour ANSYSEdition de code APDL
ProblemeCommandes APDL dans WB :
editeur “primitif”verif. syntaxiqueaide
Solutionansys-mode pour Emacs :
coloration syntaxiqueaide des commandesmodeles (templates)gratuit (libre)
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“Tips” LMB pour ANSYS
Astuces LMB pour ANSYSConversion des resultats en format VTK (Open Source)
Problememajorite des calculs : iteration de la geom.impossible d’ouvrir 2 resultats simultanementcomparaison difficile
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“Tips” LMB pour ANSYS
Astuces LMB pour ANSYSConversion des resultats en format VTK (Open Source)
Solutionconversion des resu. en*.vtk
post proc. dansParaview
gratuit (libre)presentation seance, echangeavec exterieurmodif. / combinaison resultatstriviale (numpy array)
(ESURF)
ELIST, ETLIST, NLIST, PRNSOL
*.vtu
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