Code_Aster ®
Version
8.2

Titre :

Opérateur AFFE_MATERIAU


Date :
31/01/06
Auteur(s) :
J. PELLET Clé
:
U4.43.03-I1 Page
: 1/6

Organisme(s) : EDF-R&D/AMA















Manuel d'Utilisation
Fascicule U4.4- : Modélisation
Document : U4.43.03





Opérateur AFFE_MATERIAU










1 But

Affecter des matériaux à des zones géométriques d'un maillage.

Produit une structure de données de type cham_mater.
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J. PELLET Clé
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2 Syntaxe



chm [cham_mater] = AFFE_MATERIAU





(
MAILLAGE = ma
,
/
[maillage]
/
[squelette]





MODELE = mo , [modele]






# affectation du nom du matériau et de la température de référence :





AFFE
=
(_F(










/ TOUT =
`OUI' ,
/
MAILLE


= lma
,
[l_maille]
/
GROUP_MA
= lgma

,
[l_gr_maille]











MATER
= / mat
,
[mater]







/
l_mat,
[l_mater]












TEMP_REF
= / 0.
, [DEFAUT]
/
tref ,
[R]











SECH_REF = sref,


[R]
),),






# affectation des variables de commandes :





AFFE_VARC
= (_F(

/ TOUT =
`OUI' , [DEFAUT]
/
|
MAILLE


= lma
, [l_maille]
|
GROUP_MA
= lgma,
[l_gr_maille]











NOM_VARC
= / 'IRRA',







/
'CORR',







/
'NEUT1',







/
'NEUT2',











/
CHAMP_GD = chvarc
[champ]










/
EVOL
= evovarc [evol_sdaster]











NOM_CHAM = nosymb, [TXM]
















VALE_REF = vref, [R]
),),




)

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3 Généralités

Cette commande sert à affecter les caractéristiques matérielles sur les éléments finis du modèle
(même si ce sont les mailles du maillage qui sont réellement affectées). Ces caractéristiques
matérielles sont définis par les matériaux que l'on affecte sur les mailles (mot clé MATER). Chaque
matériau contient un certain nombre de paramètres (module d'Young, masse volumique, ...). Ces
paramètres peuvent être des fonctions de certaines variables. Nous appellerons ces variables des
"variables de commande".

Actuellement, les variables de commande utilisées (en mécanique) sont la température, l'hydratation,
le séchage, les phases métallurgiques, l'irradiation, la corrosion, ... Mais les seules variables affectées
via la commande AFFE_MATERIAU sont pour l'instant l'irradiation (IRRA) et la corrosion (CORR).


4 Opérandes

4.1
MAILLAGE

MAILLAGE = ma,

Nom du maillage (ou du squelette) que l'on veut affecter par des caractéristiques de matériau.

Remarques :

L'opération d'affectation est la même pour les mailles d'un squelette que pour les mailles d'un
maillage. Dans la suite du document, on dira toujours maillage pour simplifier.

Lorsque l'on affecte des matériaux sur les mailles d'un squelette, c'est que l'on veut calculer
des contraintes (par exemple) sur les mailles de post-traitement (plus grossières).


4.2 Lieu
d'affectation

AFFE

Mot clé facteur qui permet d'affecter différents matériaux sur des "morceaux" du maillage.


/ TOUT = `OUI' ,

Ce mot clé permet d'affecter sur toutes les mailles du maillage.


/ GROUP_MA = lgma,

Ce mot clé permet d'affecter sur une liste de groupes de mailles du maillage.

/
MAILLE
=
lma,

Ce mot clé permet d'affecter sur une liste de mailles du maillage.

A chaque groupe de mailles, (mot-clé GROUP_MA) ou chaque liste de mailles (mot-clé MAILLE),
ou encore à tout le maillage (mot-clé TOUT) est affecté un matériau mat, qui est un concept
produit par l'un des opérateurs DEFI_MATERIAU [U4.43.01] ou DEFI_COQU_MULT [U4.42.03].

Rappelons que la commande DEFI_MATERIAU [U4.43.01] permet de définir les paramètres des
relations de comportement à utiliser pour une analyse mécanique, thermique, acoustique. La
commande DEFI_COQU_MULT [U4.42.03] permet de définir un matériau homogénéisé
représentatif d'un matériau stratifié multicouches.

Si une maille apparaît explicitement (ou implicitement) dans plusieurs occurrences du mot-clé
facteur AFFE, la règle de surcharge est appliquée : c'est la dernière affectation qui prime
[U2.01.08].

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4.3
Quantités à affecter

4.3.1 Remarque concernant les calculs de mécanique de la rupture
En règle générale, les caractéristiques matérielles doivent être connues des éléments finis modélisant
la "matière" : les éléments "volumiques" (ou de structure). Les éléments finis de "peau" sont là pour
appliquer des conditions aux limites et n'ont pas à connaitre les propriétés matérielles de la matière
sous-jacente. Une exception existe pour le calcul de l'option CALC_K_G des opérateurs
CALC_G_XXXX. Pour ces calculs, les éléments finis modélisant les lèvres de la fissure doivent être
affectés par le même matériau que les éléments "volumiques" sous-jacents.

4.3.2 Opérande
MATER

MATER = mat,

Nom du matériau que l'on veut affecter.

Dans le cas général, chaque maille n'est affectée que par un seul matériau. Parfois, il faut
indiquer une liste de matériaux quand le comportement mécanique non linéaire est obtenu par la
commande DEFI_COMPOR [U4.43.06].

4.3.3 Opérande
TEMP_REF

TEMP_REF = Tref,

La température de référence Tref introduite derrière le mot clé TEMP_REF est la température pour
laquelle il n'y a pas de déformation thermique (cf. [R4.08.01]).

Si le coefficient de dilatation thermique (dont la valeur est introduite dans la commande
th
DEFI_MATERIAU [U4.43.01]) ne dépend pas de la température :
(T) = (T - ref
T ).

Si le coefficient de dilatation thermique dépend de la température l'expression mathématique
permettant le calcul de la déformation thermique diffère en fonction de la spécification du
coefficient de dilatation thermique dans la commande DEFI_MATERIAU :

·
les valeurs du coefficient de dilatation thermique (introduites dans DEFI_MATERIAU) ont
été déterminées par des essais de dilatométrie effectués à la température Tref .
Dans ce cas, le mot clé TEMP_DEF_ALPHA ne doit pas être spécifié dans la commande
DEFI_MATERIAU et la déformation thermique est calculée par l'expression :

th(T) = (T) (
th
T - ref
T ) et ( ref
T ) = 0

où (T) est renseigné sous le mot clé ALPHA (ou ALPHA_*) dans DEFI_MATERIAU.

·
les valeurs du coefficient de dilatation thermique sont déterminées par des essais de
dilatométrie qui ont eu lieu à une température Tdef différente de la température de
référence Tref .
Il faut alors effectuer un changement de repère dans le calcul de la déformation
thermique [R4.08.01].

th (T) = th (T) - th
m
m ( ref
T )

thm est la déformation thermique mesurée (définie par rapport à la température
Tdef ),

th est la déformation thermique calculée (définie par rapport à la température
Tref ).
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La température Tdef est renseignée sous le mot clé TEMP_DEF_ALPHA dans
DEFI_MATERIAU, et les valeurs du coefficient de dilatation (définies par rapport à la
température Tdef ) sont renseignées sous le mot clé ALPHA ou (ALPHA_*) dans
DEFI_MATERIAU.

4.3.4 Opérande
SECH_REF

SECH_REF : c0 [R]

c0 représente la teneur en eau initiale du béton. L'utilisateur doit fournir ce nombre lorsqu'il fait un
calcul mécanique (MECA_STATIQUE ou STAT_NON_LINE) avec un chargement de type
SECH_CALCULEE.

c0 doit être donné dans les mêmes unités que le "séchage" de SECH_CALCULEE (par exemple en
L/m3). Cette unité doit être cohérente avec le paramètre DEFI_MATERIAU/ELAS_FO/K_DESSIC.

A cette teneur en eau initiale, le retrait de dessiccation est nul puisque :
EPS_rd = K_DESSIC (C0-C).

4.4 Mot
clé
AFFE_VARC

Ce mot clé facteur permet d'affecter des champs de variables de commande sur les mailles du
maillage. Une occurence du mot clé sert à affecter une variable de commande. Pour l'instant, les deux
variables de commande utilisables dans cette commande (IRRA et CORR) n'ont chacune qu'une seule
composante (IRRA et COOR) mais il est prévu par exemple qu'une défomation (6 composantes EPXX,
EPYY, ...) puisse être une variable de commande.

4.4.1 Opérande
NOM_VARC

NOM_VARC = nomvarc,

Nom de la variable de commande que l'on veut affecter (IRRA ou CORR).

4.4.2 Opérandes
TOUT='OUI', GROUP_MA=lgma, MAILLE=lmail
Ces mots clés permettent de désigner la zone à affecter.

4.4.3 Opérande
CHAMP_GD=chvarc

Ce mot clé permet d'associer à la variable de commande nomvarc le champ chvarc. Ce champ est
un champ de réels (pas de fonctions). Il est donc indépendant du temps et sera utilisé tout au long des
calculs transitoires.
Si les valeurs de la variable de commande sont dépendantes du temps, il faut utiliser le mot clé EVOL
(voir ci-dessous).
Dans le champ chvarc, le programme va chercher une composante de même nom que nomvarc.

4.4.4 Opérandes
EVOL=evovarc et NOM_CHAM=nomsym

Ces mots clés permettent d'associer à la variable de commande nomvarc le transitoire evovarc. Le
mot clé NOM_CHAM permet d'indiquer le nom symbolique des champs de la SD_résultat à utiliser.
Par défaut, le code choisit NOM_CHAM='IRRA' pour NOM_VARC='IRRA' et NOM_CHAM='CORR' pour
NOM_VARC='CORR'. Les champs sont des champs de réels (pas de fonctions). Dans ces champs, le
programme va chercher une composante de même nom que nomvarc.

4.4.5 Opérande
VALE_REF=vref

Ce mot clé permet de définir une valeur de "référence" pour la variable de commande nomvarc. Par
exemple, quand le séchage sera traitée comme une variable de commande dans le mot clé
AFFE_VARC, le mot clé VALE_REF remplacera le mot clé actuel SECH_REF. Les 2 variables actuelles
(IRRA et CORR) n'ont pas de valeur de référence.
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5 Exemples

Exemple 1

chmat = AFFE_MATERIAU ( MAILLAGE = ma, AFFE = (



_F(TOUT = 'OUI' , MATER = acier),
_F(MAILLE=('ma1','ma2','ma3'), MATER=alu,
TEMP_REF=20.),),







)

Sur l'ensemble du maillage (sauf les mailles : ma1, ma2, ma3) est affecté le matériau de nom acier
avec la température de référence par défaut : 0.

Sur les mailles ma1, ma2, ma3 est affecté le matériau alu avec la température de référence 20.


Exemple 2

Affectation sur tout le maillage du matériau MAT dont certains paramètres sont des fonctions de
l'irradiation. L'évolution temporelle de l'irradiation est donnée via la SD résultat EVOL = FLUENC.

CHMAT = AFFE_MATERIAU (MAILLAGE = MA,
AFFE =_F(TOUT='OUI', MATER = MAT, ),
AFFE_VARC=_F(NOM_VARC='IRRA', EVOL =FLUENC, ),
)


Exemple 3

Utilisation de la variable de commande 'NEUT1' pour simuler une dépendance des coefficients
matériels en fonction du module d'Young.
Dans cet exemple (issu du cas test ssnv130c), on veut illustrer la possibilité d'utiliser un champ de
module d'Young que l'on suppose connu (CHYOUNG). Par exemple, ce champ est lu dans un fichier
(LIRE_CHAMP) ou bien il est le résultat d'un calcul. On va alors définir un matériau pour lequel le
module d'Young (mot clé E) est la fonction "identité" de la variable 'NEUT1' et on affecte le champ
CHYOUNG comme variable de commande 'NEUT1'.

CHYOUNG= ...
NU_F=DEFI_CONSTANTE(VALE=0.3 )
E_F = DEFI_FONCTION(NOM_PARA='NEUT1',VALE=(-1.E-9,-1.E-9, 1.E+9,1.E+9));
MA=DEFI_MATERIAU(ELAS_FO=_F(E=E_F, NU=NU_F,),);

CM=AFFE_MATERIAU( MAILLAGE=M,
AFFE=_F(TOUT= 'OUI', MATER= MA),
AFFE_VARC=_F(NOM_VARC='NEUT1', CHAMP_GD=CHYOUNG),
)

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