4. Mise en œuvre du calcul#
4.1. Calcul des contraintes statiques et dynamiques#
L’estimation du niveau vibratoire admissible nécessite le calcul au préalable des contraintes statiques et dynamiques :
le résultat correspondant au chargement statique (effort centrifuge, pression, …) peut être calculé avec MECA_STATIQUE ouSTAT_NON_LINE. Un seul pas de temps doit être présent dans la structure de données résultat.Le calcul des contraintes \({\sigma}_{\mathrm{stat}}\) à partir du champ de déplacement se fait à l’aide de la commande CALC_CHAMP(option SIEQ_ELGA ou SIEQ_ELNO selon que l’on souhaite calculer le dommage aux noeuds ou au points de Gauss).
Le calcul des \(N\) modes propres considérés peut se faire avec la commande CALC_MODES. Le calcul des contraintes modales \({\sigma}_{\mathrm{mod}}^{i}\) se fait à l’aide de la commande CALC_CHAMP(option SIEQ_ELGA ou SIEQ_ELNO selon que l’on souhaite calculer le dommage aux noeuds ou au points de Gauss).
4.2. Définition des propriétés matériau#
Deux paramètres matériau sont nécessaires pour le calcul :
la valeur de la limite à la rupture du matériau \({S}_{u}\) . Ce paramètre doit être introduit dans l’opérateur DEFI_MATERIAU [u4.43.01] (mot clé facteur RCCM, opérande Su).
la limite d’endurance du matériau \({S}_{l}\) . Ce paramètre correspond au premier point de la courbe de Wöhler (opérateur DEFI_MATERIAU, mot clé FATIGUE, opérande WOHLER).
4.3. Appel à CALC_FATIGUE#
L’utilisation de CALC_FATIGUE (TYPE_CALCUL = “FATIGUE_VIBR”) nécessite de renseigner les paramètres suivants :
les contraintes statiques et modales préalablement calculées ;
les propriétés matériau ;
la liste des modes à considérer (NUME_MODE) et leur poids relatif (FACT_PARTICI), correspondant aux coefficients \({({\beta}_{i})}_{1\le i\le N}\) ;
le choix du mode de prise en compte des contraintes moyennes (Gerber ou Goodman : opérande CORR_SIGM_MOYE) ;
le choix du lieu de calcul du dommage : aux nœuds (OPTION=”DOMA_ELNO_SIGM”) ou aux points de Gauss (OPTION=”DOMA_ELGA_SIGM”).
4.4. Interprétation des résultats#
En sortie de l’opérateur CALC_FATIGUE, on dispose d’un champ (aux nœuds ou aux points de Gauss) de la valeur admissible de \(\alpha\) : les zones où \(\alpha\) est le plus faible correspondent aux zones qui limitent la durée de vie de la structure.
Pour passer du coefficient \(\alpha\) à l’amplitude de vibration admissible, une opération supplémentaire est à réaliser. Supposons par exemple qu’on s’intéresse à l’amplitude des déplacement en un point donné, qu’on notera \(\partial \tilde{u}\) . Ce point peut correspondre par exemple à la position d’un capteur, où à la zone d’amplitude de vibration maximale.
On note \({\tilde{u}}_{\mathrm{mod}}^{i}\) le déplacement au point d’intérêt associé au mode i. L’amplitude de vibration admissible au point d’intérêt est alors :
\(\partial \tilde{u}=\min(\alpha )\sum_{i=1}^{N}{\beta}_{i}{\tilde{u}}_{\mathrm{mod}}^{i}\)
Ce calcul est illustré dans l’exemple ci-dessous.
La valeur minimale de \(\alpha\) peut être obtenue de trois manières différentes :
soit en post-traitant dans Aster le champ résultat (POST_RELEVE_T, OPERATION=”EXTREMA”);
soit en visualisant le champ résultat ;
soit dans le fichier message. L’information est imprimée comme suit :
Amplitude de vibration maximale admissible par la structure : 1.318438
4.5. Remarques et conseils#
Quelques remarques peuvent être formulées sur cette fonctionnalité :
Le résultat du calcul est nécessairement très sensible à la qualité du calcul des contraintes. L’utilisateur doit donc s’assurer que la finesse de son maillage est suffisante. L’utilisation d’éléments quadratiques est indispensable.
De même, il est conseillé de faire le calcul aux points de Gauss, l’interpolation pour le passage points de Gauss – nœuds étant source d’imprécision.
Les zones critiques correspondent le plus souvent aux singularités géométriques. L’utilisateur devra vérifier si la singularité correspond à une réalité physique ou à une discrétisation trop grossière. A noter que l’utilisation du remaillage (logiciel Homard, opérateur MACR_ADAP_MAIL) ne permet pas de converger vers une solution stable non nulle si la géométrie initiale est discrétisée trop grossièrement.