[U2.10.02] Notice d`utilisation de MFront avec Code_Aster

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Code_Aster
Titre : Notice d’utilisation de MFront avec Code_Aster
Responsable : Nicolas SELLENET
Date : 01/07/2015 Page : 1/5
Clé : U2.10.02
Révision : 13164
Notice d’utilisation de MFront avec Code_Aster
Résumé :
On décrit ici l’utilisation du couplage entre Code_Aster et le module d’intégration de lois de comportements
MFront, qui est diffusé en Open Source sous licence GPL et CECILL-A (http://tfel.sourceforge.net).
MFront permet de définir une loi de comportement de façon simple, proche des équations physiques, sans avoir
à se soucier des méthodes de résolution. Il offre des classes de manipulation de données (tenseurs, par
exemple) de façon conviviale et met à disposition des algorithmes de résolution des équations non linéaires
associées efficaces en termes de performances. MFront est adapté aussi bien aux schémas temporels implicites
qu’explicites.
Ces comportements sont utilisables dans Code_Aster pour les modélisations 3D et 2D, coques, THM et pour les
éléments de joints. Les grandes déformations peuvent être utilisées avec GDEF_LOG. De plus, MFront produit un
code efficace, car les opérations tensorielles sont optimisées comme le montrent les benchmarks réalisés avec
des comportements équivalents de Code_Aster.
Il faut bien noter que l'utilisation de ces lois de comportement « à façon » (mot-clé RELATION='MFRONT')
implique une validation spécifique pour l'étude envisagée, car on se place hors du domaine qualifié de
Code_Aster.
Ce document décrit la façon d'utiliser un comportement défini par l'utilisateur à l'aide de MFront dans un fichier
de commandes de Code_Aster.
Manuel d'utilisation
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Responsable : Nicolas SELLENET
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1
Définition d'une loi de comportement avec MFront
1.1
Écriture d'un comportement MFront
On écrit la loi de comportement dans le fichier MFront, suivant les conseils fournis dans le tutoriel5, ou
en s'inspirant d'un comportement déjà disponible dans les tests de Code_Aster.
Nous prendrons ici pour exemple le comportement visco-plastique de Lemaître écrit sous forme
implicite. Le fichier « Lemaitre.mfront » s'écrit :
@Parser Implicit;
@Behaviour Lemaitre;
@Algorithm NewtonRaphson_NumericalJacobian;
@Theta 0.5 ;
@RequireStiffnessTensor;
@MaterialProperty real m;
@MaterialProperty real UNsurK;
@MaterialProperty real UNsurM;
@StateVariable real
@ComputeStress{
p;
sig = D*eel;}
@Integrator{
const real seq = sigmaeq(sig);
const real p_
= max((p+theta*dp),1.e-8) ;
if(seq > 0.){
real slem = seq*UNsurK/pow(p_,UNsurM);
real vp = pow(slem,m) ;
Stensor n = 1.5*deviator(sig)/seq;
feel += vp*dt*n;
fp
-= vp*dt;
}
feel -= deto;
}
@TangentOperator{
Stensor4 Je;
getPartialJacobianInvert(Je);
Dt = D*Je;
}
Cette loi est équivalente à la loi LEMAITRE, disponible dans Code_Aster [R5.03.08].
1.2
Création de la bibliothèque dynamique à partir d'un comportement
MFront
La bibliothèque dynamique contenant le comportement MFront doit être préparée avant l'exécution du
calcul. Pour cela, il faut « compiler » ce comportement. Cela peut être fait de deux façons :
1) dans un terminal :
•« sourcer » l'environnement, cf. http://tfel.sourceforge.net/documentations.html :
➔Sur Calibre 7
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« source
/mnt/.tgvd/projets/2/simumeca.033/public/V7_5_1_201502/salome_p
rerequisites.sh »
➔Ou encore (pour d'autres installations) :
➔export TFELHOME="${PREREQUISITES_ROOT_DIR}/Mfront_TFEL201"
➔export
PATH="$
{PREREQUISITES_ROOT_DIR}/Mfront_TFEL201/bin":"$PATH"
•puis « compiler » :
➔mfront --obuild –interface=aster Lemaitre.mfront
Cela crée deux répertoires, include et src. Ce dernier contient en particulier la bibliothèque
dynamique libAsterBehaviour.so qui sera fournie dans les données de l'étude.
•Cette compilation peut être effectuée directement dans le fichier de commandes :
•Insérer pour cela l'instruction suivante en tête de fichier :
os.system("mfront --obuild Lemaitre.mfront –interface=aster")
Il faut alors fournir dans les données de l'étude le fichier MFront (type nom)
1.3
Utilisation du comportement dans le fichier de commandes
L'utilisation du comportement MFront dans le fichier de commandes s'effectue de la façon suivante :
1.Les données matériaux sont fournies dans DEFI_MATERIAU [U4.43.01], sous UMAT / UMAT_FO.
Par exemple pour la loi de Lemaître :
young=210000.
poisson=0.3
m=11.
un_sur_k = 0.00032840723
un_sur_m = 0.178571429
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MATFRONT=DEFI_MATERIAU(
ELAS=_F(E=young, NU=poisson),
UMAT=_F( LISTE_COEF = (young , poisson ,
m, un_sur_k, un_sur_m,)),
),
)
Les valeurs de LISTE_COEF (young, poisson, ...) sont à donner dans l'ordre des
@MaterialProperties du fichier MFront.
2.Sous le mot-clé COMPORTEMENT des commandes de
DYNA_NON_LINE, ou SIMU_POINT_MAT :
calcul
non-linéaire
STAT_NON_LINE,
MFi=STAT_NON_LINE(MODELE=MO,
CHAM_MATER=CMF,
INCREMENT=_F(LIST_INST = L_INST,NUME_INST_FIN = 5),
NEWTON=_F(REAC_ITER=1),
EXCIT=( _F(CHARGE = CH1),
_F(CHARGE = CH2)),
COMPORTEMENT=_F(RELATION='MFRONT',
LIBRAIRIE='./src/libAsterBehaviour.so',
NOM_ROUTINE='asterlemaitre',),
)
NOM_ROUTINE='asterlemaitre ' permet de spécifier la loi de comportement choisie, ce
qui est utile si plusieurs lois ont été compilées ensemble. Ce nom est construit par
concaténation de « aster » et du nom défini par @Behaviour dans le fichier MFront.
Il est possible d'ajouter sous COMPORTEMENT, dans le cas où RELATION='MFRONT' les motsclés suivants (cf. [U4.51.11]) :
•ITER_INTE_MAXI (100 par défaut)
•RESI_INTE_MAXI (1.E-8 par défaut)
•ITER_INTE_PAS (0 par défaut)
•DEFORMATION (PETIT par défaut) on peut utiliser GDEF_LOG pour tous les comportements écrits en
petites déformations et SIMO_MIEHE pour certains comportements écrits spécifiquement avec cette
formulation.
Le reste du fichier de commandes est inchangé. Par exemple, si on utilise la loi de Lemaître définie dans
Lemaitre.mfront dans le test ssna01a, on peut comparer les résultats avec ceux obtenus par la loi de
LEMAITRE de Code_Aster .
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Exemples d'utilisation
D'autres exemples sont fournis dans le tutoriel disponible sur le site internet de MFront :
http://tfel.sourceforge.net/documentations.html.
Le test mfron02c permet de vérifier en gestion de configuration le mot clé RELATION='MFRONT',
avec un fichier MFront fourni en donnée du test.
3
Références
[1]
Manuel d'utilisation
T. Helfer, J.-M. Proix. Écriture de lois de comportement avec MFront : tutoriel. Décembre
2014. http://tfel.sourceforge.net/documents/tutoriel/tutoriel.pdf
Fascicule u2.10 : Couplages externes
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