1. Introduction

Les éléments finis TUYAU_3M et TUYAU_6M correspondent à des éléments linéiques de tuyauterie droite ou courbe. Ils s’appuient sur une cinématique de poutre de Timoshenko pour les déplacements et les rotations de la fibre moyenne et sur une cinématique de coque pour les déformations de la section transverse (ovalisation, gauchissement, gonflement). Ces déformations transverses sont décomposées en séries de Fourier. La modélisation TUYAU_3M prend en compte 3 modes au maximum, tandis que la modélisation TUYAU_6M prend en compte 6 modes de Fourier.

Ces modélisations sont utilisables pour des problèmes de tuyauteries tridimensionnelles relativement épaisses, uniquement en analyse mécanique linéaire ou non linéaire et en petits déplacements. Actuellement, aucun calcul de thermique ou d’acoustique n’est possible.

Ce document présente les possibilités de la modélisation TUYAU disponible depuis la version 6 de Code_Aster. On présente dans un premier temps les possibilités de ce type de modélisation, ensuite on rappelle brièvement la formulation des éléments finis et leurs différences avec les modélisations poutre. On donne également la liste des options disponibles pour chacun des éléments. On termine par la présentation de quelques cas-tests académiques et enfin on donne quelques conseils d’utilisation.

Les éléments de tuyaux droits ou courbes sont regroupés sous les modélisations TUYAU_3M et TUYAU_6M. Les options de calculs sont définies dans ce document. Les possibilités actuelles de ces éléments tuyaux sont les suivantes :

lignes de tuyauterie droites ou courbes,

élément linéique à 3 nœuds (SEG3) ou à 4 nœuds (SEG4),

tuyau relativement épais : \(e/R<0.2\) où \(e\) représente l’épaisseur et \(R\) le rayon de la section transverse,

pression interne, flexions planes et anti-planes, torsion et extension,

petits déplacements,

comportement élasto-plastique en contraintes planes, ou non linéaire incrémental quelconque,

la section transverse peut se déformer par : * gonflement dû à la pression interne ou à l’effet de Poisson, * ovalisation due à la flexion, * gauchissement dû aux flexions combinées dans le plan et hors plan.

Comparée à la modélisation TUYAU_3M, la modélisation TUYAU_6M permet une meilleure approximation du comportement de la section transversale dans le cas où celle-ci se déforme suivant un mode élevé, par exemple dans le cas de tubes minces où le rapport épaisseur sur rayon de la section transversale est \(<0.1\) , et dans le cas de la plasticité.

La modélisation TUYAU_3M possède 21 degrés de liberté par nœud (6 degrés de liberté de poutre et 15 degrés de liberté de coque), tandis que la modélisation TUYAU_6M possède 39 degrés de liberté par nœud (6 degrés de liberté de poutre et 33 degrés de liberté de coque).

Pour la modélisation TUYAU_3M, on peut utiliser des mailles SEG3 et SEG4. Pour la modélisation TUYAU_6M, seules les mailles SEG3 peuvent être utilisées.