treillis plans à nœuds articulés

Documents pareils
Yves Debard. Université du Mans Master Modélisation Numérique et Réalité Virtuelle.

Annexe A. Annexe A. Tableaux et données relatifs à la vérification par Eurocode 3 A.3

II - 2 Schéma statique

ÉTUDE DE L EFFICACITÉ DE GÉOGRILLES POUR PRÉVENIR L EFFONDREMENT LOCAL D UNE CHAUSSÉE

TUTORIAL 1 ETUDE D UN MODELE SIMPLIFIE DE PORTIQUE PLAN ARTICULE

Analyse statique d une pièce

Sujet proposé par Yves M. LEROY. Cet examen se compose d un exercice et de deux problèmes. Ces trois parties sont indépendantes.

SSNL126 - Flambement élastoplastique d'une poutre droite. Deux modélisations permettent de tester le critère de flambement en élastoplasticité :

Banc d études des structures Etude de résistances de matériaux (RDM) et structures mécaniques

La méthode des éléments finis et le contrôle des calculs

Conception parasismique des diaphragmes de toit selon la norme CSA-S16

Version default Titre : Opérateur MECA_STATIQUE Date : 17/10/2012 Page : 1/5 Responsable : Jacques PELLET Clé : U4.51.

ANALYSE STATIQUE D UNE POUTRE SOUMISE A UNE CHARGE VARIABLE

D022751/01 TEXTE SOUMIS EN APPLICATION DE L ARTICLE 88-4 DE LA CONSTITUTION PAR LE GOUVERNEMENT, À L ASSEMBLÉE NATIONALE ET AU SÉNAT.

Problèmes sur le chapitre 5

Rupture et plasticité

Jean-Marc Schaffner Ateliers SCHAFFNER. Laure Delaporte ConstruirAcier. Jérémy Trouart Union des Métalliers

DÉVERSEMENT ÉLASTIQUE D UNE POUTRE À SECTION BI-SYMÉTRIQUE SOUMISE À DES MOMENTS D EXTRÉMITÉ ET UNE CHARGE RÉPARTIE OU CONCENTRÉE

Chafa Azzedine - Faculté de Physique U.S.T.H.B 1

DISQUE DUR. Figure 1 Disque dur ouvert

EGCO. Technologies pour l industrie du bâtiment. Acoustique du bâtiment

1 Définition. 2 Systèmes matériels et solides. 3 Les actions mécaniques. Le système matériel : Il peut être un ensemble.un sous-ensemble..

Initiation à la Mécanique des Fluides. Mr. Zoubir HAMIDI

SSLS116 - Chargement membranaire d une plaque excentrée

OM 1 Outils mathématiques : fonction de plusieurs variables

SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER BELGES SPECIFICATION TECHNIQUE

ANALYSE CATIA V5. 14/02/2011 Daniel Geffroy IUT GMP Le Mans

Cours de Mécanique du point matériel

flexion des poutres à plan moyen

Cours de Résistance des Matériaux (RDM)

CHAPITRE IV Oscillations libres des systèmes à plusieurs degrés de liberté

Guide de conception. Sécurité incendie des halls industriels

PROFIS Installation. Module 4: Module 3D Design

Monitoring et suivi du comportement des chaussées

ANALYSE NUMERIQUE ET OPTIMISATION. Une introduction à la modélisation mathématique et à la simulation numérique

Prise en compte des Eurocodes dans le dimensionnement d ouvrages d art courant en béton armé. Comparaison avec «l ancienne» réglementation.

SOL FORTE ÉPAISSEUR INDUSTRIAL FLORIM

Construire. Statique. Styled by Smou. SEMA France SARL: 50, avenue d Alsace F Colmar Tél Fax

INSTRUCTIONS DE POSE ET D UTILISATION: Caniveaux à fente

Matériau S235JR - DIN EN Finition de surface. Epaisseur du matériau 1,5 mm. Désignation Filetage M Cote X Longueur L Charge de traction

Cours de résistance des matériaux

STATIQUE GRAPHIQUE ET STATIQUE ANALYTIQUE

Chapitre 12. Bâtiments à ossature mixte en zone sismique.

MEL-ROL md BASSE TEMP Membrane imperméabilise autocollante en rouleaux

La Fibre Optique J BLANC

CONCEPTION PARASISMIQUE DES BATIMENTS (STRUCTURES) INTRODUCTION A LA DYNAMIQUE DES STRUCTURES

ÉLÉMENTS D'ISOLATION ACOUSTIQUE HALFEN ISI 10-F BÉTON

EN 1090 : un nouveau défi pour les constructeurs métalliques, les maîtres d ouvrage et les concepteurs

Développement de lois et de structures de réglages destinées à la téléopération avec retour d effort

Modèles bi-dimensionnels de coques linéairement élastiques: Estimations de l écart entre leurs solutions.

SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER BELGES SPECIFICATION TECHNIQUE L-70

PPHM Structures. nouvelle génération. Un service commercial et technique dédié aux PPHM.

Zoom sur La Poursuite Solaire

Douille expansibleécarteur

RELEVE D ETAT DU PONT DES GRANDS-CRÊTS. On a procédé une auscultation visuelle entre le 23 et le 29 mars 2007.

Simulation du transport de matière par diffusion surfacique à l aide d une approche Level-Set

Eskimo allie la beauté du design à l excellence technique de ses systèmes de chauffage.

MENUISERIE METALLIQUE 5_200 1

Interaction Fluide-Structure pour les corps élancés

P M L R O G W. sylomer. Gamme de Sylomer Standard. Propriétés Méthode de test Commentaires. Polyuréthane (PUR) Cellulaire mixte

Vis à billes de précision à filets rectifiés

Réalisation et modélisation de rubans déployables pour application spatiale

ROC. ROBUST Bouche circulaire de soufflage et de reprise

Information. BASES LITTERAIRES Etre capable de répondre à une question du type «la valeur trouvée respecte t-elle le cahier des charges?

SDLS08 - Modes propres d'une plaque carrée calculés sur base réduite

Fiche technique Ligne de vie SECURIFIL industrie

Surf 3. Design Patrick DUBOIS

INFLUENCE de la TEMPERATURE. Transition ductile/fragile Choc Thermique Fluage

PROTECTIONS COLLECTIVES

GUIDE TECHNIQUE PANNEAUX BOIS MASSIFS TOURILLONNES

Compte rendu de LA37 B, TP numéro 1. Evolution de la température et du degrée d'hydratation

Styrodur C, un XPS exempt de CFC, HCFC et HFC. De l air, tout simplement. Ecologique, tout simplement.

cel , version 1-28 Oct 2010

PHYSIQUE-CHIMIE. Partie I - Spectrophotomètre à réseau

Continuité et dérivabilité d une fonction

Notes du cours MTH1101 Calcul I Partie II: fonctions de plusieurs variables

PCB 20 Plancher collaborant. Fiche technique Avis technique CSTB N 3/11-678

Les moments de force. Ci-contre, un schéma du submersible MIR où l on voit les bras articulés pour la récolte d échantillons [ 1 ]

Informations techniques

Le câble de Fibre Optique dans les installations de Vidéo Surveillance (CCTV)

Construction. Catalogue de détails. L habitat sain, naturellement. Produits pour la construction saine issus de matériaux naturels renouvelables

BREVET D ETUDES PROFESSIONNELLES REPRESENTATION INFORMATISEE DE PRODUITS INDUSTRIELS. Epreuve EP1 Unité : UP1

Bandes en polyuréthane HP avec conformité HACCP

DRIVE-TECHNOLOGY INKOMA - GROUP. Actionneur pour panneaux solaires - ASN ALBERT

Le maçon à son poste de travail

Technique de sécurité

!" #$#% #"& ' ( &)(*"% * $*' )#""*(+#%(' $#),")- '(*+.%#"'#/* "'") $'

R310FR 2202 ( ) The Drive & Control Company

Chapitre XIV BASES PHYSIQUES QUANTITATIVES DES LOIS DE COMPORTEMENT MÉCANIQUE. par S. CANTOURNET 1 ELASTICITÉ

Multitension Monofonction. Multitension Multifonction

Pourquoi un fort intérêt de l industrie du pneumatique pour les nanomatériaux?

C0nstruire une mais0n. Sommaire

TP2 ACTIVITE ITEC. Centre d intérêt : AUBE D UN MIRAGE 2000 COMPORTEMENT D UNE PIECE. Documents : Sujet Projet Dossier technique - Document réponse.

Université de Caen. Relativité générale. C. LONGUEMARE Applications version mars 2014

Synthèse des convertisseurs statiques DC/AC pour les systèmes photovoltaïques

= RÉALISATION DE QUALITÉ DURABLE

PURE : dans les data centres

LE GÉNIE PARASISMIQUE

Z-Axis Compliance Device Compliance en z

Université du Québec à Chicoutimi. Rapport final. # Projet : Élévateur pour un BRP Spyder

Transcription:

Méthode des éléments finis : treillis plans à nœuds articulés Yes Debard Institut Uniersitaire de Technologie du Mans Département Génie Mécanique et Productique http://iut.uni-lemans.fr/ydlogi/index.html 4 mars 006 9 mars 011

Table des matières Introduction 3 1 Matrices élémentaires 3 Exemple 1 : treillis soumis à une force nodale 6.1 Énoncé............................................. 6. Partition des degrés de liberté................................ 6.3 Étude élémentaire...................................... 7.4 Assemblage et calcul des déplacements inconnus..................... 7.5 Efforts normaux dans les éléments............................. 7.6 Actions de liaison....................................... 8 3 Exemple : treillis soumis à une force nodale 8 3.1 Énoncé............................................. 8 3. Partition des degrés de liberté................................ 8 3.3 Étude élémentaire...................................... 9 3.4 Assemblage et calcul des déplacements inconnus..................... 9 3.5 Efforts normaux dans les éléments............................. 10 3.6 Actions de liaison....................................... 10 4 Exemple 3 : treillis soumis à une ariation de température 10 4.1 Énoncé............................................. 10 4. Partition des degrés de liberté................................ 11 4.3 Étude élémentaire...................................... 11 4.4 Premier cas de charge.................................... 1 4.4.1 Assemblage et calcul des déplacements inconnus................. 1 4.4. Efforts normaux dans les éléments......................... 1 4.4.3 Actions de liaison................................... 1 4.5 Deuxième cas de charge................................... 13 4.5.1 Assemblage et calcul des déplacements inconnus................. 13 4.5. Efforts normaux dans les éléments......................... 13 4.5.3 Actions de liaison................................... 13 5 Programmes Maple 14 5.1 tre mat............................................ 14 5. exemple 1........................................... 14 5.3 exemple........................................... 15 5.4 exemple 3........................................... 15 Références 16

Treillis plans à nœuds articulés 3 Introduction Un treillis est un ensemble de poutres droites (éléments) reliées entre elles par des rotules (nœuds). Les liaisons extérieures sont des rotules et des appuis simples. Les charges sont des forces portées par les rotules, des gradients thermiques et des déplacements d appui. La force intérieure dans une section droite se réduit à l effort normal. Le treillis est plan si : Le plan {O; x, y} est un plan de symétrie pour toutes les sections droites. Les forces appliquées sont situées dans le plan {O; x, y}. On suppose que les déplacements sont petits. 1 Matrices élémentaires Soit (i j) un élément de treillis plan de section droite constante (figure 1). Figure 1 Élément i j L est la longueur de l élément et A l aire de sa section droite. (x i, y i ) et (x j, y j ) sont les coordonnées des nœuds de l élément. Le ecteur unitaire n porté par l axe de la poutre est défini par : { } nx = 1 { } { } xj x i cos θ =, L = (x L y j y i sin θ j x i ) + (y j y i ) (1.1) n y où θ est l angle que fait n aec l axe x. E et α sont respectiement le module de Young et le coefficient de dilatation du matériau. L élément est soumis à un effort normal N (positif : traction, négatif : compression) et à une ariation de température T constante.

4 Méthode des éléments finis (u i, i) et (u j, j ) sont les déplacements nodaux (figure ). Figure Déplacements élémentaires Les efforts aux extrémités de l élément sont (figure 3) : N n en i, N n en j (1.) Différentions la relation : Il ient : Figure 3 Efforts élémentaires L = (x j x i ) + (y j y i ) (1.3) L dl = (x j x i ) (dx j dx i ) + (y j y i ) (dy j dy i ) (1.4) d où l expression de l allongement unitaire suiant n : ε n = dl L = 1 ( (xj x i ) (dx j dx i ) + (y j y i ) L L L ) (dy j dy i ) (1.5) soit : ε n = 1 L ( n x (u j u i ) + n y ( j i ) ) (1.6) Cet allongement unitaire est dû à l effort normal (loi de Hooke) et à la ariation de température : ε n = N + α T (1.7) EA L effort normal s écrit en fonction des déplacements nodaux : soit : N = EA (ε n α T ) = EA L ( n x (u j u i ) + n y ( j i ) ) EA α T N = EA L [ ] nx n y n x n y u i i u j j (1.8) EA α T (1.9)

Treillis plans à nœuds articulés 5 On en déduit : aec : {f nod } = [ k ] {u} {f th } (1.10a) n x u i n {f nod } = N y, {u} = i n x u j n y j n x n [ k ] = EA x n x n y n x n x n y n y [ ] EA nx n L n y n x n y = n y n x n y n y x L n x n x n y n y sym. n y n x n {f th } = EA α T y n x n y {f nod } est le ecteur force nodal (N). {u} est le ecteur déplacement élémentaire (m). [ k ] est la matrice de rigidité (N/m). {f th } est le ecteur force équialent au gradient thermique (N). (1.10b) (1.10c) (1.10d) Remarque 1 : la matrice de rigidité peut se mettre sous la forme : [ ] [ k] [ k] [ k ] = aec [ k] = EA [ ] n x n x n y [ k] [ k] L n x n y n y (1.11) Remarque : la matrice de rigidité est égale à : n x 0 [ ] [ ] [ k ] = n y 0 EA 1 1 nx n y 0 0 0 n x L 1 1 0 0 n x n y 0 n y ou : n x n y 0 0 [ k ] = n y n x 0 0 0 0 n x n y 0 0 n y n x EA L (1.1) 1 0 1 0 n x n y 0 0 0 0 0 0 n y n x 0 0 1 0 1 0 0 0 n x n y (1.13) 0 0 0 0 0 0 n y n x Remarque 3 : l énergie de déformation est égale à (à un coefficient près indépendant des déplacements et de leurs dériées) : E def = 1 EA ε n L EA ε n α T L = 1 {u}t [ k ] {u} {u} T {f th } (1.14) Le traail des forces extérieures se réduit au traail des forces nodales : W ext = {u} T {f nod } (1.15)

6 Méthode des éléments finis L énergie potentielle est égale à : E pot = E def W ext (1.16) La matrice de rigidité est la matrice hessienne (ou matrice de Hess) de l énergie de déformation par rapport aux déplacements nodaux (programme tre mat) : k ij = E def u i u j (= k ji ) (1.17) Le ecteur des efforts aux nœuds est le gradient de l énergie de déformation par rapport aux déplacements nodaux : f nod,i = E def u i (1.18) Exemple 1 : treillis soumis à une force nodale.1 Énoncé Le treillis plan à noeuds articulés représenté sur la figure 4 est composé de trois poutres de même nature et de même section droite. Soient E le module de Young du matériau et A l aire des sections droites. Le noeud 1 est articulé et le nœud 3 repose sur un appui simple dont la normale est horizontale. Le noeud porte une charge de composantes (0, P ). Application numérique : on donne : A = 100 mm, L = 0. m, E = 00000 MPa, P = 10000 N Figure 4 Exemple 1. Partition des degrés de liberté Effectuons une partition des degrés de liberté en déplacements connus et inconnus ([1], [1]) : {U L } = u 3, {U S} = u 1 1 u 3 d où {U} = { } {UL } = {U S } On en déduit la localisation des degrés de liberté dans les matrices globales : u 1 0 1 0 u {DDL} = 1 u 3 0 3 3 u 3 u 1 1 u 3

Treillis plans à nœuds articulés 7.3 Étude élémentaire coordonnées nodales : élément 1 : élément 3 1 : nœud x y 1 0 L L 0 3 0 L caractéristiques : L, A, E, n x = 1, n y = 1 u 1 0 {ddl 1 } = 1 0 u 1, [k 1 ] = EA L 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 caractéristiques : L, A, E, n x = 0, n y = 1 u 3 0 0 0 0 0 {ddl 3 1 } = 3 3, [k u 1 0 3 1 ] = EA 0 1 0 1 L 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 élément 3 : caractéristiques : L, A, E, n x = 1, n y = 1 u 3 0 1 1 1 1 {ddl 3 } = 3 3, [k u 1 3 ] = EA 1 1 1 1 L 1 1 1 1 1 1 1 1.4 Assemblage et calcul des déplacements inconnus Les déplacements inconnus sont les solutions de l équation [K LL ]{U L } = {F nod,l } : 0 1 EA u 0 0 1 L 1 1 1 + = P 0 d où (programme exemple 1) : u = P L EA = 0.050 mm, = P L EA (1 + ) = 0.191 mm.5 Efforts normaux dans les éléments 3 3 = P L = 0.100 mm EA Ils sont calculés à l aide de la formule (1.8) : N 1 = EA ( 1 L u 1 ) = P = 7071 N N 3 1 = EA L ( 3) = P = 5000 N N 3 = EA ( 1 L u + 1 ) ( 3 ) = P = 7071 N

8 Méthode des éléments finis.6 Actions de liaison Les actions de liaisons sont calculées à partir des efforts normaux (équation 1.) : nœud 1 : F 1 = N 1 n 1 + N 3 1 n 3 1 d où F 1x = 1 N 1 = P = 5000 N, F 1y = 1 N 1 + N 3 1 = P = 10000 N nœud 3 : F 3 = N 3 1 n 3 1 N 3 n 3 d où Remarque : l équilibre de la structure est érifié : F 3x = 1 N 3 = P = 5000 N F 1x + F x + F 3x = 0, F 1y + F y + F 3y = 0, LF 1x LF x + LF y = 0 3 Exemple : treillis soumis à une force nodale 3.1 Énoncé Le treillis plan représenté sur la figure 5 est composé de trois poutres de même section. Soient E le module de Young du matériau et A l aire des sections droites. Le nœud 1 est articulé et le nœud repose sur un appui simple dont la normale est horizontale. Le nœud 3 porte une charge d intensité (P, 3 P, 0). Application numérique : on donne : Figure 5 Exemple A = 100 cm, E = 00000 MPa, L = 0.7 m, P = 10 kn 3. Partition des degrés de liberté Effectuons une partition des degrés de liberté en déplacements connus et inconnus ([1], [1]) : {U L } = u 3 3, {U S} = u 1 1 u d où {U} = { } {UL } = {U S } u 3 3 u 1 1 u

Treillis plans à nœuds articulés 9 On en déduit la localisation des degrés de liberté dans les matrices globales : u 1 0 1 0 u {DDL} = 0 1 u 3 3 3 3.3 Étude élémentaire coordonnées nodales : élément 1 : élément 1 3 : élément 3 : nœud x y 1 0 0 0 L 3 L 0 caractéristiques : L, A, E, n x = 0, n y = 1 u 1 0 0 0 0 0 {ddl 1 } = 1 0, [k u 0 1 ] = EA 0 1 0 1 L 0 0 0 0 1 0 1 0 1 caractéristiques : L, A, E, n x = 1, n y = 0 u 1 0 1 0 1 0 {ddl 1 3 } = 1 0, [k u 3 1 3 ] = EA 0 0 0 0 L 1 0 1 0 3 3 0 0 0 0 caractéristiques : L, A, E, n x = u 0 {ddl 3 } = 1 u 3 3 3, [k 3 ] = EA L 3.4 Assemblage et calcul des déplacements inconnus 1, n y = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Les déplacements inconnus sont les solutions de l équation [K LL ]{U L } = {F nod,l } : d où (programme exemple ) : 1 + 1 1 EA 1 1 + 1 L 1 1 1 u 3 3 0 = P 3 P = 3 P L = 0.16 mm EA u 3 = 4 P L EA = 0.168 mm, 3 = (7 + 6 ) P L = 0.650 mm EA

10 Méthode des éléments finis 3.5 Efforts normaux dans les éléments Ils sont calculés à l aide de la formule (1.8) : 3.6 Actions de liaison N 1 = EA L = 3 P = 360 kn N 1 3 = EA L u 3 = 4 P = 480 kn N 3 = EA ( 1 L u 3 1 ) ( 3 ) = 3 P = 509 kn Les actions de liaisons sont calculées à partir des efforts normaux (équation 1.) : nœud 1 : nœud : F 1 = N 1 n 1 N 1 3 n 1 3 d où F 1x = N 1 3 = 4 P = 480 kn, F 1y = N 1 = 3 P = 360 kn F = N 1 n 1 N 3 n 3 d où Remarque : l équilibre de la structure est érifié : F x = 1 N 3 = 3 P = 360 kn F 1x + F x + F 3x = 0, F 1y + F y + F 3y = 0, LF 3y LF x = 0 4 Exemple 3 : treillis soumis à une ariation de température 4.1 Énoncé Le treillis plan à noeuds articulés représenté sur la figure 6 est composé de trois poutres de même matériau et de même section droite. Figure 6 Exemple 3 Soient E et α respectiement le module de Young et le coefficient de dilatation du matériau. Soit A l aire des sections droites.

Treillis plans à nœuds articulés 11 Les nœuds 1, et 4 sont liés à l extérieur par une rotule. Premier cas de charge : la structure est soumise à une ariation de température T. Deuxième cas de charge : la poutre ( 3) est soumise à une ariation de température T. Application numérique : on donne : A = 100 mm, L = 0.1 m, E = 00000 MPa, α = 10 5 K 1, T = 100 K 4. Partition des degrés de liberté Effectuons une partition des degrés de liberté en déplacements connus et inconnus ([1], [1]) : {U L } = { u3 3 } u, {U S } = u 1 1 u 4 4 d où {U} = { } {UL } = {U S } On en déduit la localisation des degrés de liberté dans les matrices globales : 4.3 Étude élémentaire coordonnées nodales : élément 1 3 : u 1 0 1 0 u 0 {DDL} = 0 u 3 1 3 u 4 0 4 0 nœud x y 1 0 0 L 0 3 L L 4 L L caractéristiques : L, A, E, α, n x = 1, n y = 1 u 3 3 u 1 1 u u 4 4 u 1 0 {ddl 1 3 } = 1 0 u 3 1 3 élément 3 : 1 1 1 1 [k 1 3 ] = EA 1 1 1 1 L 1 1 1 1 {f th,1 3} = 1 EA α T 1 1 1 1 caractéristiques : L, A, E, α, n x = 0, n y = 1 1 1 1 1

1 Méthode des éléments finis u 0 {ddl 3 } = 0 u 3 1 3 [k 3 ] = EA L 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 {f th, 3} = EA α T élément 3 4 : caractéristiques : L, A, E, α, n x = 1, n y = 0 u 3 1 1 0 1 0 {ddl 3 4 } = 3 [k u 4 0 3 4 ] = EA 0 0 0 0 L 1 0 1 0 {f th,3 4} = EA α T 4 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 4.4 Premier cas de charge 4.4.1 Assemblage et calcul des déplacements inconnus Les déplacements inconnus sont les solutions de l équation [K LL ]{U L } = {F th,l } : [ ] { } EA 1 + 1 L 1 1 + u3 = 1 { } 3 EA α T + d où (programme exemple 3) : u 3 = ( ) L α T = 0.0586 mm, 3 = L α T = 0.1414 mm 4.4. Efforts normaux dans les éléments Ils sont calculés à l aide de la formule (1.8) : N 1 3 = EA L 4.4.3 Actions de liaison ( 1 u 3 + 1 3 ) EA α T = ( ) EA α T = 11716 N N 3 = EA L 3 EA α T = ( 1) EA α T = 884 N N 3 4 = EA L ( u 3) EA α T = (1 ) EA α T = 884 N Les actions de liaisons sont calculées à partir des efforts normaux (équation 1.) : nœud 1 : nœud : nœud 4 : F 1 = N 1 3 n 1 3 d où : F 1x = 1 N 1 3 = ( 1) EA α T = 884 N, F 1y = F 1x = 884 N F = N 3 n 3 d où : F x = 0, F y = N 3 = (1 ) EA α T = 884 N F 4 = N 3 4 n 3 4 d où : F 4x = N 3 4 = (1 ) EA α T = 884 N, F 4y = 0 Remarque : l équilibre de la structure est érifié : F 1x + F x + F 4x = 0, F 1y + F y + F 4y = 0, L F y L F 4x = 0

Treillis plans à nœuds articulés 13 4.5 Deuxième cas de charge 4.5.1 Assemblage et calcul des déplacements inconnus Les déplacements inconnus sont les solutions de l équation [K LL ]{U L } = {F L } : d où (programme exemple 3) : u 3 = 1 [ ] { } EA 1 + 1 L 1 1 + u3 = EA α T 3 L α T = 0.007 mm, 3 = 3 4.5. Efforts normaux dans les éléments Ils sont calculés à l aide de la formule (1.8) : 4.5.3 Actions de liaison { } 0 1 L α T = 0.0793 mm N 1 3 = EA ( 1 L u 3 + 1 ) 3 = EA α T = 5858 N N 3 = EA L 3 EA α T = 1 EA α T = 414 N N 3 4 = EA 1 L ( u 3 ) = EA α T = 414 N Les actions de liaisons sont calculées à partir des efforts normaux (équation 1.) : nœud 1 : F 1 = N 1 3 n 1 3 d où : nœud : F 1x = 1 N 1 3 = 1 EA α T = 414 N, F 1y = F 1x = 414 N F = N 3 n 3 d où : nœud 4 : 1 F x = 0, F y = N 3 = EA α T = 414 N F 4 = N 3 4 n 3 4 d où : 1 F 4x = N 3 4 = EA α T = 414 N, F 4y = 0 Remarque : l équilibre de la structure est érifié : F 1x + F x + F 4x = 0, F 1y + F y + F 4y = 0, L F y L F 4x = 0

14 Méthode des éléments finis 5 Programmes Maple Les programmes suiant se trouent dans le fichier treillis.txt. 5.1 tre mat # calculs élémentaires restart:with(linalg): # allongement unitaire eps:=(nx*(uj-ui)+ny*(j-i))/l; # énergie de déformation Edef:=EA*eps^*L/-eps*EA*alpha*DT*L; # matrice de rigidité k:=hessian(edef,[ui,i,uj,j]); # efforts nodaux fnod:=grad(edef,[ui,i,uj,j]); # remarque k:=jacobian(fnod,[ui,i,uj,j]); # ecteur d^u au gradient thermique fth:=-jacobian(fnod,[dt]); 5. exemple 1 restart:with(linalg): # application numérique #L:=00;E:=00000;A:=Pi*30^/4;P:=-10000; # matrice de rigidité KL:=matrix([[,0,-1],[0,,-1],[-1,-1,1+sqrt()]]): KL:=scalarmul(KL,E*A//sqrt()/L); # ecteur FL FL:=ector([0,P,0]); # calcul des déplacements nodaux UL:=linsole(KL,FL); #ealf(%);

Treillis plans à nœuds articulés 15 5.3 exemple restart:with(linalg): # application numérique # L:=700;E:=00000;A:=10000;P:=-10e3; # matrice de rigidité KL:=matrix([[1+*sqrt(),1,-1],[1,1+*sqrt(),-1],[-1,-1,1]]): KL:=scalarmul(KL,E*A//sqrt()/L); # ecteur FL FL:=ector([0,P,3*P]); # calcul des déplacements nodaux UL:=linsole(KL,FL); #ealf(%); 5.4 exemple 3 restart:with(linalg): # application numérique #L:=100;E:=00000;A:=100;alpha:=1e-5;DT:=100; # matrice de rigidité x:=1+*sqrt(): KL:=matrix([[x,1],[1,x]]): KL:=scalarmul(KL,E*A//sqrt()/L); # ecteurs F x:=e*a*alpha*dt/: FLcas1:=ector([(sqrt()-)*x,(sqrt()+)*x]); FLcas:=ector([0,E*A*alpha*DT]); # calcul des déplacements nodaux ULcas1:=linsole(KL,FLcas1); ULcas:=linsole(KL,FLcas); # map(ealf,ulcas1); # map(ealf,ulcas);

16 Méthode des éléments finis Références [1] J. H. Argyris et H.-P. Mlejnek Die methode der finiten elemente, Band I. Verschiebungsmethode in der statik, Vieweg, 1986. [] J.-L. Batoz et G. Dhatt Modélisation des structures par éléments finis, Volume 1. Solides élastiques, Hermès, 1990. [3], Modélisation des structures par éléments finis, Volume. Poutres et plaques, Hermès, 1990. [4] A. Bazergui, T. Bui-Quoc, A. Biron, G. McIntyre et C. Laberge Résistance des matériaux, 3 éd., Éditions de l École Polytechnique de Montréal, 00. [5] L. Chealier Mécanique des systèmes et des milieux déformables. Cours, exercices et problèmes corrigés, Ellipses, 004. [6] G. Dhatt, G. Touzot et E. Lefrançois Méthode des éléments finis, Hermès, 005. [7] F. Frey Traité du génie ciil, Volume 1. Analyse des structures et milieux continus. Statique appliquée, Presses Polytechniques et Uniersitaires Romandes, 1998. [8], Traité du génie ciil, Volume. Analyse des structures et milieux continus. Mécanique des structures, Presses Polytechniques et Uniersitaires Romandes, 000. [9] F. Frey et J. Jirousek Traité du génie ciil, Volume 6. Méthode des éléments finis, Presses Polytechniques et Uniersitaires Romandes, 001. [10] D. Gay et J. Gambelin Une approche simple du calcul des structures par la méthode des éléments finis, Hermès, 1989. [11], Dimensionnement des structures. Une introduction, Hermès, 1999. [1] J.-F. Imbert Analyse des structures par éléments finis, 3 éd., Cépaduès, 1995. [13] S. Laroze Mécanique des structures, Tome. Théorie des poutres, éd., Eyrolles/Masson, 1988. [14] A. Portela et A. Charafi Finite elements using Maple. A Symbolic Programming Approach, Springer, 00. [15] J. S. Przemieniecki Theory of matrix structural analysis, Doer, 1986. [16] W. Weaer et J. M. Gere Matrix analysis of framed structures, 3 éd., Van Nostrand Reinhold, 1990. [17] C. Wielgoz Cours et exercices de résistance des matériaux : élasticité, plasticité, éléments finis, Ellipses, 1999. [18] W. Wunderlich et W. D. Pilkey Mechanics of structures. Variational and computational methods, éd., CRC PRESS, 003.