SamcefField. Rotations Direction de vision. Figure 1. Modeler Analysis Data Mesh Solver Result Loi de comportement,

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1 SamcefField Ce document est un mode d emploi très succinct de SamcefField v5.2 en analyse statique linéaire. Au lancement de SamcefField, la boite de dialogue «Solver driver settings» se présente. Rester sur les options par défaut. L interface présente, à gauche (figure 1), une arborescence des données de l analyse en cours, une fenêtre de visualisation 3D et une barre d outils fixe comprenant, sur la gauche, 5 boutons «module» dont la description est donnée dans le tableau 1 et, sur la droite, des boutons «outil» qui dépendent du module actif. Par exemple, sur la figure 1, le module actif est «Modeler». Sur cette même figure, on peut distinguer les outils qui permettent de gérer la fenêtre de visualisation 3D. Modules Outils du Module actif Fonctions zoom Déplacements Rotations Direction de vision Arborescence des données Visualisation 3D Module de description de la géométrie du modèle Figure 1 Modeler Analysis Data Mesh Solver Result Loi de comportement, Maillage auto- Lancement du Analyse des matématique calcul résultats riaux, conditions aux limites, chargement. Tableau 1 Noter que pour modifier les objets créés par un module, ce dernier doit être actif. 1 Modeler Toutes les opérations à effectuer pour créer ou modifier une géométrie sont accessibles à l'aide : - de la barre d'outils "Modeler", - du menu spécifique "Modeler", - du menu contextuel qui apparaît par un clique droit sur un item sélectionné de l'arborescence ou de la vue 3D. 1

2 Les outils disponibles apparaissent à droite des boutons principaux. Ils sont décrits dans le tableau 2. Chaque fois qu un outil est activé, une boite de dialogue s ouvre. Après avoir entré les données utiles, un clic sur «apply» crée effectivement l entité ; le bouton «close» ferme la boite de dialogue. Pour plus de détails sur les outils, utiliser l aide de SamcefField, en particulier «Help - Current module» accède à l aide du module en cours d utilisation. Outil Description Vertex Définition de points par leurs coordonnées Wire Création d un contour ouvert / fermé, formé par des segments / splines à partir de points. Face Création d une face à partir d un contour. Axis Création d un axe (ne peut être maillé). Plane Création d un plan (ne peut être maillé). Sketch Outil CAO pour créer une géométrie 2D (cf tableau 3). Prism Ajoute une dimension à un objet existant (droite->plan, face-> volume). Revolution Crée un objet de révolution à partir d'une base et d'un axe. Box Objet parallélépipédique plein ou composé de faces. Cylinder Sphere Comme Box, mais cylindrique. Comme Box, mais sphérique. Tableau 2 Au fur et à mesure que des objets sont créés, ils apparaissent dans la fenêtre «Data tree», où on peut d ailleurs les sélectionner, au niveau «Model». Un clic droit sur un élément sélectionné fait apparaître un menu contextuel grâce auquel on peut procéder à différentes opérations comme par exemple détruire l objet ou l éditer (si le bon bouton «module» est sélectionné). Utilisation de «sketch» Après avoir cliqué sur l outil «sketch», un dialogue s ouvre demandant de sélectionner un plan. Cliquer sur un plan de l icône du repère 0xyz dans la fenêtre de visualisation 3D et faire «ok». Outils du sketcher Figure 2 Une barre d outils spécifiques au sketcher apparaît à droite (figure 2). Les outils correspondant à chaque bouton sont décrits dans le tableau 3 du premier, en haut, au dernier en bas. 2

3 Outil Constraint operation Create point Segment Arc Circle Rectangle Fillet Chamfer Set dimension Transform Default state Delete Settings dialog Apply sketch Permet de définir des dimensions ou des relations de position entre différents items. Un clic gauche de la souris crée un point aux coordonnées indiquées dans la fenêtre message. Un clic droit ouvre un pop menu permettant d entrer les coordonnées précises (recommandé). Même chose que pour le point, mais en cliquant 2 fois et en déplaçant la souris pour créer un segment. Création d un arc passant par deux points. Même possibilité que pour le segment Création d un cercle 1 er clic gauche définit le centre, 2 ème clic gauche fixe le rayon. Le clic droit permet d entrer les coordonnées du centre, puis la valeur du rayon. Création d un rectangle 1 er clic gauche définit un coin, 2 ème clic gauche le coin diagonalement opposé. Le clic droit permet d entrer les coordonnées exactes des deux points. Création d un congé : arc de cercle entre deux segments passant par le même point. Un clic gauche sur le point commun et déplacement de la souris dessine l arc, un 2 ème clic gauche fixe le rayon. Un 2 ème clic droit permet d entrer la valeur précise du rayon. Création d un chanfrein Coupe le coin entre deux segments ayant un point commun. 1 er clic gauche sur le point commun et déplacement de la souris dessine le coin, 2 ème clic gauche fixe la longueur du chanfrein. 2 ème clic droit permet d entrer la longueur exacte du chanfrein. Un clic sur l objet écrit sa dimension. Local coordinate sytem Local coordinate sytem Permet de détruire tout objet en cliquant dessus. Permet de choisir certaines options de travail du sketcher dans une fenêtre de dialogue. Par exemple pour transformer un contour rectangulaire en une face rectangulaire. A faire impérativement pour valider le dessin 2D obtenu. Tableau 3 2 Analysis data (figure 3) Si la géométrie d un modèle est sélectionnée, six boutons (5 en linear static analysis) permettent de définir les données physiques d un problème et de les appliquer à tout le modèle ou seulement à une partie. Ils sont dénommés et décrits dans le tableau 4. Les données introduites apparaissent dans le «Data tree» sous le nœud «Used data» (pour tout le modèle). Si le modèle est plus compliqué, on peut créer plusieurs «Analysis data type». Il faut alors sélectionner le niveau «Data library» dans le «Data tree», puis créer les entités de données physiques comme décrit dans le tableau 4. Elles peuvent ensuite être assignées à une entité géométrique. Par exemple on peut définir plusieurs chargements du modèle et les utiliser ensuite (cf. le module «Solver») pour créer différents cas de charges. 3

4 Figure 3 Bouton Behavior Material Constraint Load Assembly Initial condition Permet de choisir dans une fenêtre de dialogue le type de problème. Par exemple, pour une analyse statique linéaire en contrainte plane, sélectionner «membrane», renseigner le champ «thickness», puis, grâce au menu «Edit Analysis driver», choisir «Plane stress», au niveau de spatial hypothesis, dans la boite de dialogue qui apparaît. Permet de définir les propriétés physiques du / des matériau(x). Permet de définir les conditions aux limites. Permet de définir le / les chargement(s). Permet de définir différents types de liaisons entre deux entités géométriques. Permet de définir des conditions initiales (Pb dynamique). Tableau 4 4

5 3 Mesh Si la géométrie d un modèle est sélectionnée, sept boutons sont utilisables pour définir et générer le maillage. Leur description apparaît dans le tableau 5. Les quatre premiers boutons permettent de définir une distribution de nœuds sur le bord d un domaine. Figure 4 Dans tous les cas une boite de dialogue s ouvre, cliquer sur «apply» pour valider, "close" pour fermer. Bouton Lenght Distribution de nœuds sur un bord, espacés d une longueur moyenne à donner dans la boite de dialogue qui s ouvre. Divisions Permet de fixer un nombre de nœuds par bord (edge). Deflexion Distribution de nœuds espacés d une longueur moyenne sur une courbe conformément à un gap que l on donne dans la boite de dialogue associée Distribution Distribution de nœuds en suivant une progression géométrique que l on défini dans la boite de dialogue associée. L utilisation des deux curseurs est très pratique. Numbering Permet d imposer des contraintes de numérotation en définissant le premier nœud et/ou le premier élément. Element type Permet de choisir le type d élément pour mailler l entité géométrique sélectionnée. Generate Génère le maillage Tableau 5 5

6 4 Solver Comme son nom l indique ce module procède au calcul et à la résolution du problème. Les outils disponibles sont décrits dans le tableau 6, ci-dessous. La boite de dialogue «Solver driver settings» qui apparaît automatiquement au lancement peut être rappelée ici par le menu «Edit»-«Analysis driver» permettant ainsi de choisir le type d analyse désiré. Figure 5 Bouton Check Settings Load case Archives Convert & launch Convert Permet de vérifier si les données sont cohérentes avant de lancer le calcul. Permet, entre autres, de définir la directory de travail et bien d autres paramètres qui dépendent du type d étude en cours. Permet de définir le cas de chargement lorsque plusieurs chargements ont été définis. Permet de définir les champs à calculer et à conserver en mémoire après le calcul. Ces champs, désignés par des codes, apparaissent dans le «Data tree» au niveau «results». Ouvre la boite de dialogue du module de résolution Edition de fichiers. Tableau 6 6

7 5 Result Ce module permet l analyse des résultats du calcul (figure 6). Les outils disponibles sont décrits dans le tableau 7. Si le calcul s est bien passé, les résultats demandés au niveau du «Solver», à l aide du bouton «Archives», sont disponibles dans l arborescence au niveau «Results». Pour analyser un champ, le sélectionner dans l arborescence, les boutons de la barre d outils deviennent alors actifs. Figure 6 Bouton Deformed Active / désactive l affichage de la déformée Mesh Active / désactive la superposition du maillage et des résultats. Drawing Permet de modifier le mode d affichage des résultats. Dans l onglet «Skin» (option par défaut) de la boite de dialogue, un curseur permet de faire varier en temps réel l intensité de la grandeur sélectionnée (cf. Criteria) de 0 à 100% Listing Très pratique pour voir les valeurs numériques de la grandeur en cours, par valeurs croissantes ou décroissantes, par élément et par nœud. Permet, par exemple d afficher, les valeurs calculées sur chaque élément en un nœud commun à plusieurs éléments, offrant ainsi la possibilité de vérifier la qualité du calcul EF. Note : Les numéros des nœuds et des éléments peuvent être connus par le menu «Tools Show mesh entities». Donner un numéro dans la boite de dialogue, il apparaît en rouge dans la fenêtre 3D au voisinage de l entité correspondante. Criteria Permet de sélectionner, grâce à une boite de dialogue les critères de post traitement des champs calculés. Par module, par composantes pour les champs vectoriels ou tensoriels etc... Tableau 7 7

8 Utilisation des éléments "Coque" L'exemple consiste à calculer en statique linéaire une poutre en T, sur deux appuis, supportant une pression uniforme sur l'aile supérieure du T. - Modeler Nous commençons par définir la géométrie dans le module "Modeler". Créer les points A,B,C,D,E,F,G,H à l'aide de l'outil "vertex". Cliquer sur "Zooms the whole wiew" de la barre de visualisation pour adapter le fenêtre à la figure. B A F Face 2 G Face 1 C D E H A l'aide de l'outil "wire" créer deux "closed Line" AGHD (wire 1) et BCDEFA (wire 2). Créer ensuite deux faces "face 1" et "face 2" avec l'outil face (select wire). Avant de sortir du "Modeler" nous allons procéder à une étape importante. Les deux faces créées sont actuellement deux entités géométriques séparées. Lors du maillage elles seront maillées séparément, ce qui nous obligera à introduire des liaisons entre les nœuds de la ligne commune aux deux faces avant de lancer le calcul. Pour éviter cela nous allons utiliser l'outil "Glue" Utilisation de l'outil "Glue" Après avoir sélectionné la face 1, choisir le menu "Modeler-> Modify -> Glue", une fenêtre apparaît, affichant le nom de l'objet sélectionné. Sélectionner face 2 (tool). Nous obtenons ainsi un "Object" nommé "face 1", il apparaît dans le "Data tree". C'est cet objet qu'il faut ensuite manipuler pour définir le comportement, le matériau et les conditions aux limites - Analysis Data Après avoir sélectionné l'objet "Object Face 1", lui attribuer successivement : "Behavior" Shell Epaisseur 3 mm "Material" Elastique- E = MPa, nu = 0.3. Appliquer les conditions aux limites. Avec l'outil load appliquer une pression de 1.7 MPa sur la face supérieure du T. Sélectionner cette dernière dans la fenêtre (pressure on one face of face 1). 8

9 - Maillage Si le maillage obtenu avec des triangles-quadrangles est trop irrégulier (check mesh), choisir "triangle" et "automatic choice" pour mailler. Problème non linéaire Nous allons illustrer sur l'exemple précédent un calcul élastoplastique parfait en statique. Nous pouvons donc reprendre le jeu de données du T précédent. - Analysis Data Rappeler la boite de dialogue «Solver driver settings» et choisir "implicit non linear anlysis". Si des propriétés matériau sont déjà entrées, une boite de dialogue avertit qu'il faudra redéfinir les propriétés matériau. "Material" Sélectionner le matériau dans le "Data tree", choisir "elastoplastic", puis Module d'young constant et limite élastique constante. "Load" Définir une rampe linéaire entre 0 et 3 MPa pour la pression appliquée (0 < u < 1, f(1) = 3 MPa). "Solver settings" Il faut ici régler le "temps", de la simulation. En effet, il s'agit d'une analyse non linéaire, sans prise en compte des effets dynamiques. Le temps est donc une variable fictive qui sous-tend l'évolution du calcul sur l'intervalle de chargement. "Time" : Définir l'intervalle, par exemple [0,1]. "Response" : choisir static. "Output" : régler "time increment for back-up" sur 0.1, par exemple. "Parameters" : Nous avons besoin ici de "stifness matrix check". 9