Code_Aster ®
Version
4.0
Titre :
SDLL102 Portique soumis à des forces électrodynamique
Date :
06/03/98
Auteur(s) :
G. DEVESA
Clé :
V2.02.102-B Page :
1/6
Organisme(s) : EDF/EP/AMV
Manuel de Validation
Fascicule V2.02 : Mécanique linéaire
Document V2.02.102
SDLL102 - Portique soumis à
des forces électrodynamiques
Résumé :
Ce test est un problème tridimensionnel de calcul dynamique transitoire direct avec des forces réparties
d'origine électrodynamique appliquées à un portique (barre sur 3 colonnes isolantes d'un poste de
transformation).
Ce test a été fourni par le Centre d'Etudes du Réseau de Transport (EDF-DEPT). Il a été complété depuis par
un benchmark international établi à partir de mesures expérimentales (résultats de plusieurs codes étrangers) :
test CIGRE-structure D.
Il permet de comparer des résultats de déplacements par rapport à ceux obtenus par d'autres codes industriels
utilisant une méthode éléments finis ou différences finies.
Ce test contient une modélisation avec des éléments de type SEG2.
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Fascicule V2.02 : Dynamique linéaire des poutres
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1
Problème de référence
1.1 Géométrie
D
M3
S4
H
M3
S8
L
Z
S3
0.16
C
M3
S7
G
M3
S11 K
M3
S2
2.1 Y
S6
M2
M2
S10
M2
X
B
F
J
2.135
S1
M1
S5
M1
S9
M1
A
E
I
11.5
11.5
Sections transversales de poutres :
· charpente support
S1 :
A = 1.2061 102 m2,
Iz =
2.3681 105 m4 ;
S5 :
A = 1.4621 102 m2,
Iz =
2.8709 105 m4 ;
S9 :
A = 1.5530 102 m2,
Iz =
3.0493 105 m4
· colonnes isolantes
S2 :
A = 3.1428 102 m2,
Iz =
4.5070 105 m4 ;
S6 :
A = 3.2592 102 m2,
Iz =
4.6738 105 m4 ;
S10 :
A = 3.3416 102 m2,
Iz =
4.7927 105 m4
· raccords
S3, S11 :
A = 3.1944 102 m2,
Iz =
1.15 105 m4 ;
S7 :
A = 4.2130 102 m2,
Iz =
1.15 105 m4 ;
· conducteurs
S4, S8 :
circulaire R = 6.055 102 m
e = 6.2 103 m
1.2
Propriétés de matériaux
M1 :
E = 2. 1011 Pa
= 8000 kg/m3
(charpente support)
M2 :
E = 5. 1010 Pa
= 2500 kg/m3
(colonne isolante)
M3 :
E = 7. 1010 Pa
= 2700 kg/m3
(raccord et conducteur aluminium)
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1.3
Conditions aux limites et chargements
Points A, E, I : encastrement
Points D, L : non-continuité de ux, y, z
Forces de Laplace sur les conducteurs DH, HL ;
·
courant biphasé
= = 100 m
· conducteurs infinis séparés de 1 m
I
I
2(c (
os
t
) e t
=
+
- - /
eff
cos )
Ieff
intensité efficace du courant
constante de temps
· deux court-circuit avec réenclenchement
t
0 < t ² 0.135
0.135 < t < 0.580
0.580 ² t ² 0.885
I
15.6 kA
0
15.6 kA
eff
0.066 s
-
0.062 s
1.4 Conditions
initiales
t = 0, vitesse et accélération nulles.
2
Solution de référence
2.1
Méthode de calcul utilisée pour la solution de référence
· mesures expérimentales,
· méthodes numériques D.F. ou E.F.
2.2
Incertitude sur la solution
± 5 à 10% de dispersion des valeurs calculées.
2.3 Références
bibliographiques
[1]
G. DEVESA : "Calcul des efforts électrodynamiques sur des structures de conducteurs rigides
des postes électriques : implantation dans le code de calcul mécanique Aster et Validation".
Note HM-72/5904
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3 Modélisation
A
3.1
Caractéristiques de la modélisation
Modélisation POU_D_E
D2
H1 H2
L1
D1
z
L2
y
C
G
K
x
B
F
J
A
E
I
Discrétisation :
· éléments AB, EF, IJ : 10 mailles : SEG2
· éléments BC, FG, JK : 10 mailles : SEG2
· éléments CD1, GH1, KL1 : 1 maille : SEG2
· éléments D2H1, H2L1 : 30 mailles : SEG2
Evolution dynamique sur 1s discrétisée en pas de temps de 5. 104 s avec l'algorithme de NEWMARK
(a = 0.25, d = 0.5).
Stockage des résultats tous les 20 pas de temps soit 102 s.
3.2
Caractéristiques du maillage
Nombre de noeuds : 126
Nombre de mailles et types : 123 mailles SEG2
3.3 Fonctionnalités
testées
Commandes
Mot clé
Option
Clés
DEFI_FONC_ELEC
[U4.21.06]
AFFE_CHAR_MECA
FORCE_ELEC
[U4.25.01]
DYNA_LINE_TRAN
NEWMARK
[U4.54.01]
CALC_ELEM
EFGE_ELNO_DEPL
[U4.61.02]
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4
Résultats de la modélisation A
4.1 Valeurs
testées
Identification
Référence essai
Références
% différence
Aster 3.04.02
t = 0.12 s
uy en C2
60.49 mm
Mx en S1
3140. Nm
3071. Nm
2.2
Mx en S2
10150. Nm
9239. Nm
9.
Mx en S3
3130. Nm
2916. Nm
6.8
Mz en C2
1431. Nm
1296. Nm
9.5
t = 0.70 s
uy en C2
11.891 cm
Mx en S1
6080. Nm
6327. Nm
+4.
Mx en S2
19670. Nm
18931. Nm
3.8
Mx en S3
6060. Nm
6015. Nm
0.8
Mz en C2
2746. Nm
2647. Nm
3.6
Maxima obtenus à t = 0.12 s (1er court-circuit) ou t = 0.70 s (2ème court-circuit) ou réenclenchement
(conformité essais-calcul).
4.2 Remarques
Les résultats obtenus par ASTER sont satisfaisants par rapport aux autres codes. Ils sont presque
toujours inférieurs aux mesures (effets des charpentes AB, EF, IJ sur-évalués). Les maxima sont
écrêtés du fait du stockage périodique.
Contenu du fichier résultats :
Déplacements tous les 102 s et efforts dans les éléments aux temps t = 0.12 s, t = 0.27 s, t = 0.70 s.
4.3 Paramètres
d'exécution
Version : 3.04.12
Machine : CRAY C90
UNICOS 8.0
Encombrement mémoire :
8 mégamots
Temps CPU User :
74.19 secondes
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Synthèse des résultats
Les résultats sont acceptables par rapport aux résultats d'essais et situent des valeurs produites par le
Code_Aster en bonne place parmi la dizaine de résultats d'autres logiciels.
Les valeurs de référence du fichier de test sont celles de la version 3.04.02 du code (non regression).
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