Zebulon. des matériaux. Emile Renner. Thématique: PMMCM Encadrants: Patrick DELOBELLE, Fabrice RICHARD, Yves GAILLARD, Fabien Amiot

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1 Zebulon Code EF spécialisé dans le comportement des matériaux Emile Renner Thématique: PMMCM Encadrants: Patrick DELOBELLE, Fabrice RICHARD, Yves GAILLARD, Fabien Amiot

2 Plan I- Introduction II- Structure et capacités du code III- Exemples d utilisation IV- Informations pratiques 2

3 Zebulon à fond les ballons I- Introduction II- Structure et capacités du code III- Exemples d utilisation IV- Informations pratiques 3

4 Introduction - Structure et capacités - Exemples - Informations Le code éléments finis Développé par le Centre des Matériaux de l ENSMP, Northwest Numerics, l Onera et l EMSE Adapté aux problèmes non linéaires Bibliothèque matériaux sans équivalent sur le marché Zebulon au département Mec appli Versions libres Z8.4.4 et Z8.5 sur Cluster 4

5 Plan I- Introduction II- Structure et capacités du code III- Exemples d utilisation IV- Informations pratiques 5

6 Structure du code - Exemples - Informations Structure modulaire Z-master : interface graphique Z-mat : librairie matériau Z-solve : solveur numérique Compris dans la version libre d accès Z-psolve : solveur numérique parallèle Z-post : post-traitement Z-sim : simulateur de lois de comportement sur VER Z-optim : optimisation, analyse inverse, caractérisation matériaux ZebFront : génération de modèles USER 6

7 Structure du code - Exemples - Informations Couplage de Zebulon avec d autres code EF Z-aba (Abaqus) Z-ansys Z-lsdyna Z-samcef Z-aster Z-marc 7

8 Structure du code - Exemples - Informations Structure de Zebulon Fichier Input Z-master Z-mat Fichier Maillage Mesh Z-solve Z-sim Initial coeff. Test data Compris dans la version libre d accès Z-post Results Graphical visualization Z-optim 8

9 Capacités - Exemples - Informations Types de modélisation Analyses mécaniques : Quasi-statiques Dynamiques Analyses modales Quelques modes d une plaque Pris en compte des non linéarités Matériaux Géométriques Contact, frottement Impact d une balle sur un mur Balle et Mur => Comportement plastique 9

10 Capacités - Exemples - Informations Types de modélisation (Suite) Analyses thermiques Problèmes de diffusion Problèmes multiphysiques par couplage faible Problèmes multiéchelles et approche EF² Calcul dynamique avec plusieurs corps élastiques en contact 10

11 Capacités - Exemples - Informations Librairie matériaux Matériau traité comme entité distincte Compatibilité des modèles matériaux avec tous les algorithmes et tout les éléments 11

12 Capacités - Exemples - Informations Librairie matériaux Modèles: Elasticité (linéaire, endommagements) Visco-élasticité (linéaire, spectral) Hyper-viscoélasticité Elasto-viscoplasticité généralisé Plasticité poreuse Fabrication de modèles multi-potentiels USER 12

13 Capacités - Exemples - Informations Modèles multi-potentiels Modèle = Elasticité + potentiels Définitions des potentiels 24 critères de plasticités 9 types d écoulement plastique Endommagements 10 écrouissages isotropes 8 écrouissages cinématiques Structures cristallines. 13

14 Capacités - Exemples - Informations Formulations des éléments barre, poutre, coque contraintes/déformations planes petites déformations (actualisées) Lagrangien total (actualisé) mixte pression-déplacement (mat. incompressible) Cosserat Algorithmes intégration matériau Runge Kutta θ-méthode 14

15 Plan I- Introduction II- Structure et capacités du code III- Exemples d utilisation IV- Informations pratiques 15

16 Exemples - Informations Modélisation de l essai d indentation UY Indenteur conique nm 1000 nm Massif UX UZ Conditions aux limites pour la modélisation 3D de l essai de nano-indentation Remontée de matière autour de l empreinte d indentation (CSM instruments) Ansys ne prend pas en compte la structure cristalline du matériau 16

17 Exemples - Informations Modèle de plasticité monocristalline Loi de Hooke généralisée: Ecoulement viscoplastique: Intensité de l écoulement viscoplastique: Evolution des écrouissages cinématique et isotrope: ***behavior gen_evp **elasticity orthotropic C1111 C2222 C3333 C1122 C2233 C3311 Paramètres du modèle C1212 Matrice C2323 de rigidité C3131 **potential octahedral *flow norton Potentiel de K n, K viscoplasticité n (Norton) *kinematic nonlinear C Ecrouissage D cinématique c, d *isotropic nonlinear R0, b, Q, Q Ecrouissage isotrope b (6 coefficients) *interaction slip h1 h2 h3 h5 h6 17

18 Exemples - Informations Modélisation sous Zebulon Indentation d un Superalliage de Ni dans les plans (010), (011) et (111). Formation de bourrelets 18

19 Zebulonneries - Informations Calculs de microstructures σ Décomposition en sous-domaines d un polycristal pour un calcul parallèle (CdM ENSMP) Propagation d une fissure dans un polycristal en fonction de la cristallographie. Plasticité cristalline + Fissures (+ Maillage adaptatif) (CdM ENSMP, Onera, LMS, D. Geoffroy) 19

20 Zebulonneries - Informations Calculs de microstructures Composite composée d inclusion élastiques dans une matrice métallique élasto-plastique (ONERA) 20

21 Zebulonneries - Informations Calculs de structures Mélangeur eau chaude/eau froide avec endommagement thermomécanique (CdM ENSMP) Aube monocristalline (SNECMA) 21

22 Plan I- Introduction II- Structure et capacités du code III- Exemples d utilisation IV- Informations pratiques 22

23 Informations Versions libres du code Zebulon Versions disponibles: Z8.4.2 Z8.4.3 Z Z8.5 Linux (32, 64 bits), Windows (32, 64 bits) Linux (64 bits), Windows (64 bits) 23

24 Contacts Service valorisation Intervient dans: le développement du code la gestion de la distribution du code (licences, assistance technique) les formations au code Club Zebulon Responsable: Françoise DI RENZO Organise: des exposés et séances de travail Zebulon (~2fois/an) 24

25 Merci de votre attention Avez-vous des questions?

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