Opérateur DYNA_NON_LINE

Opérateur DYNA_NON_LINE
Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
Version
default
Date : 10/06/2011 Page : 1/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
Opérateur DYNA_NON_LINE
1
But
Calculer l'évolution dynamique d'une structure dont le matériau ou la géométrie ont un comportement
non linéaire. Il peut s’agir par exemple de non linéarités de matériau (plasticité ou de géométrie
(grands déplacements)) [R5.05.05]. La syntaxe de cette commande est très semblable à celle de
l'opérateur STAT_NON_LINE [U4.51.03].
L'évolution dynamique est étudiée à partir d'un état initial, configuration de référence, qui peut être
produit par une analyse quasi-statique (opérateur STAT_NON_LINE [U4.51.03]) ou dynamique
antérieure (opérateur DYNA_NON_LINE).
L'évolution dynamique peut être étudiée en plusieurs travaux successifs, par une poursuite à partir
d'un instant déjà calculé, si une base de données a été définie dans le profil d'étude de l'utilisateur.
Produit un concept de type evol_noli.
Manuel d'utilisation
Document diffusé sous licence GNU FDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)
Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
Version
default
Date : 10/06/2011 Page : 2/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
Table des Matières
1 But.......................................................................................................................................................1
2 Syntaxe...............................................................................................................................................4
3 Opérandes...........................................................................................................................................7
3.1 Opérandes MODELE/CHAM_MATER/CARA_ELEM...................................................................7
3.2 Opérandes MODE_STAT/MASS_DIAG.......................................................................................7
3.3 Mot clé EXCIT...............................................................................................................................7
3.3.1 Opérandes CHARGE/FONC_MULT....................................................................................7
3.3.2 Opérande TYPE_CHARGE.................................................................................................7
3.3.3 Opérandes MULT_APPUI/ACCE/VITE/DEPL/DIRECTION/NOEUD/GROUP_NO.............8
3.4 Mot clé CONTACT........................................................................................................................8
3.5 Mot clé SOUS_STRUC.................................................................................................................8
3.6 Mots-clés COMP_INCR et COMP_ELAS.....................................................................................8
3.7 Mot clé ETAT_INIT.......................................................................................................................8
3.8 Mot clé INCREMENT....................................................................................................................9
3.9 Mot clé NEWTON.........................................................................................................................9
3.10 Mot clé RECH_LINEAIRE...........................................................................................................9
3.11 Mot clé SOLVEUR......................................................................................................................9
3.12 Mot clé CONVERGENCE...........................................................................................................9
3.13 Mot clé ARCHIVAGE..................................................................................................................9
3.13.1 Opérande CHAM_EXCLU.................................................................................................9
3.14 Mot clé AMOR_RAYL_RIGI........................................................................................................9
3.15 Mot clé AMOR_MODAL............................................................................................................10
3.15.1 Opérandes MODE_MECA / AMOR_REDUIT / LIST_AMOR / NB_MODE.....................10
3.15.2 Opérande REAC_VITE....................................................................................................10
3.16 Description du schéma d’intégration en temps [bib2] [R5.05.05]..............................................10
3.16.1 Cas SCHEMA = 'NEWMARK'.........................................................................................11
3.16.2 Cas SCHEMA = 'HHT' ..................................................................................................11
3.16.3 Cas SCHEMA = 'THETA_METHODE' ............................................................................12
3.16.4 Cas SCHEMA = 'KRENK' ...............................................................................................12
3.16.5 Cas SCHEMA = 'DIFF_CENT' ........................................................................................12
3.16.6 Cas SCHEMA = 'TCHAMWA' .........................................................................................12
3.16.7 Opérande COEF_MASS_SHIFT.....................................................................................12
3.17 Mot-clé CRIT_FLAMB...............................................................................................................13
3.18 Mot-clé MODE_VIBR................................................................................................................13
3.19 Opérandes SENSIBILITE.........................................................................................................13
3.20 Opérande PROJ_MODAL.........................................................................................................13
3.20.1 Opérandes MODE_MECA, NB_MODE...........................................................................14
3.20.2 Opérandes MASS_GENE , RIGI_GENE , AMOR_GENE ..............................................14
3.20.3 Opérandes DEPL_INIT_GENE , VITE_INIT_GENE , ACCE_INIT_GENE ....................14
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
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default
Date : 10/06/2011 Page : 3/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
3.21 Mot clé EXCIT_GENE.............................................................................................................14
3.22 Opérande INFO........................................................................................................................15
3.23 Opérande TITRE.......................................................................................................................15
4 Exemple : mouvement d'un pendule de grande amplitude...............................................................16
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
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Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
2
Date : 10/06/2011 Page : 4/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
Syntaxe
dynanl [evol_noli] = DYNA_NON_LINE
(
◊
♦
♦
◊
◊
◊
reuse
MODELE
CHAM_MATER
MODE_STAT
CARA_ELEM
MASS_DIAG
◊
EXCIT
=
=
=
=
=
=
dynanl,
mo,
chmat,
modestat,
carac,
/'OUI',
/'NON',
[evol_noli]
[modele]
[cham_mater]
[mode_meca]
[cara_elem]
◊
=_F (
TYPE_CHARGE
=
◊
CHARGE
=
◊
/
/
◊
FONC_MULT
DEPL
VITE
ACCE
MULT_APPUI
=
=
=
=
=
◊
◊
◊
DIRECTION
NOEUD
GROUP_NO
=
=
=
/'FIXE_CSTE',
/'SUIV',
/'DIDI',
chi ,
fi ,
depl,
vite,
acce,
/'NON',
/'OUI',
(d1, d2, d3),
lno ,
lgrno,
[DEFAUT]
[char_meca]
[char_cine_meca]
[fonction]
[fonction]
[fonction]
[fonction]
[DEFAUT]
[l_R]
[l_noeud]
[l_gr_noeud]
),
◊
SOUS_STRUC
=_F ( voir le document [U4.51.03] ),
◊
AMOR_RAYL_RIGI
=
◊
AMOR_MODAL
◊
=_F (
MODE_MECA
/AMOR_REDUIT
/LIST_AMOR
NB_MODE
=
=
=
=
◊
REAC_VITE
=
♦
♦
/'TANGENTE',
/'ELASTIQUE',
[DEFAUT]
mode,
l_amor,
lisamor
/nbmode,
/9999,
/'OUI',
/'NON',
[mode_meca]
[l_R]
[listr8]
[I]
[DEFAUT]
[DEFAUT]
),
♦
◊
|
|
COMP_INCR
COMP_ELAS
ETAT_INIT
=_F ( voir le document [U4.51.11] ),
=_F ( voir le document [U4.51.11] ),
|
|
=_F ( voir le document [U4.51.03]
VITE
= vite,
[cham_no_DEPL_R]
ACCE
= acce,
[cham_no_DEPL_R]
◊
♦
=_F ( voir le document [U4.51.03])
=_F (
FONC_MULT
= fomult,
[fonction_sdaster]
VECT_GENE
= vecgen,
[vect_asse_gene]
),
♦
◊
INCREMENT
EXCIT_GENE
),
◊
NEWTON
=_F ( voir le document [U4.51.03] ),
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
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Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
Date : 10/06/2011 Page : 5/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
◊
RECH_LINEAIRE
=_F ( voir le document [U4.51.03] ),
◊
SOLVEUR
=
_F ( voir le document [U4.50.01] ),
◊
CONVERGENCE
=
_F ( voir le document [U4.51.03] ),
◊
MODE_VIBR =_F (
◊ NB_FREQ
=
◊
MATR_RIGI
=
◊
◊
BANDE
INST_CALCUL
=
=
/
/
/
/
/
3,
nbfreq,
'ELASTIQUE',
'TANGENTE',
'SECANTE',
intba ,
/ 'LISTE_ARCHIVAGE',
/ 'TOUT_PAS',
[DEFAUT]
[I]
[DEFAUT]
[listr8]
[DEFAUT]
),
◊
◊
CRIT_FLAMB
SENSIBILITE
= _F ( voir le document [U4.51.03] ),
= _F ( voir le document [U4.50.02] ),
◊
ARCHIVAGE
= _F ( voir le document [U4.51.03]),
♦
SCHEMA_TEMPS =_F (
♦ SCHEMA =
◊
{ Si SCHEMA
=
'NEWMARK',
'HHT',
/ ' THETA_METHODE ' ,
/ 'KRENK ' ,
/ 'DIFF_CENT',
/ 'TCHAMWA',
COEF_MASS_SHIFT = / 0.,
/ coef,
'NEWMARK'
◊
BETA
/
/
=
◊
GAMMA =
'HHT'
◊
ALPHA =
/
/
/
/
[DEFAUT]
[R]
0.25,
beta,
0.5 ,
gamm,
[DEFAUT]
[R]
[DEFAUT]
[R]
-0.3,
alph,
/ 'OUI',
/ 'NON',
[DEFAUT]
[R]
/
/
1.,
theta,
[DEFAUT]
[R]
/
/
1.,
kappa,
[DEFAUT]
[R]
/
/
1.05
phi,
[DEFAUT]
[R]
}
{ Si SCHEMA
=
◊
/
/
MODI_EQUI =
[DEFAUT]
}
{ Si SCHEMA
=
'THETA_METHODE'
◊
THETA =
}
{ Si SCHEMA
=
'KRENK'
◊
KAPPA =
}
{ Si SCHEMA
=
'TCHAMWA'
◊
PHI
=
}
{ Si SCHEMA
=
/
/
'NEWMARK',
'HHT',
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
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Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
Date : 10/06/2011 Page : 6/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
/
/
♦
'THETA_METHODE',
'KRENK',
FORMULATION = /
/
/
/
/
'DIFF_CENT',
'TCHAMWA',
♦ FORMULATION
◊
STOP_CFL
'DEPLACEMENT',
'VITESSE',
'ACCELERATION',
}
{ Si SCHEMA
=
=
=
/
/
'ACCELERATION',
'OUI',
[DEFAUT]
'NON',
}, ),
◊
◊
OBSERVATION
AFFICHAGE
◊
PROJ_MODAL =_F
(
♦ MODE_MECA =
◊ NB_MODE
◊
◊
◊
◊
◊
INFO
=
◊
TITRE = tx
= _F
= _F
( voir le document [U4.51.03]),
( voir le document [U4.51.03]),
mode,
= / nbmode,
/ 9999,
/MASS_GENE
= massgen
RIGI_GENE
= rigigen
/ AMOR_GENE = amorgen
DEPL_INIT_GENE = deplgen,
VITE_INIT_GENE = vitegen,
ACCE_INIT_GENE = accegen,
) ,
[mode_meca]
[I]
[DEFAUT]
[matr_asse_gene_R]
[matr_asse_gene_R]
[matr_asse_gene_R]
[ vect_asse_gene ]
[ vect_asse_gene ]
[ vect_asse_gene ]
/ 1,
/ 2,
[DEFAUT]
,
[Kn]
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)
Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
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Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
Date : 10/06/2011 Page : 7/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
3
Opérandes
3.1
Opérandes MODELE/CHAM_MATER/CARA_ELEM
Ces opérandes ont la même signification que dans le document [U4.51.03].
3.2
Opérandes MODE_STAT/MASS_DIAG
◊
MODE_STAT = modestat
Nom du mode statique nécessaire dans le cas d’un calcul sismique avec excitations multi-appuis
[R4.05.01].
◊
MASS_DIAG =
/
/
'OUI',
'NON',
Option à utiliser avec un schéma en temps explicite [bib2] et qui permet de résoudre avec une matrice
de masse lumpée (diagonalisée). Cette option n’est pas disponible pour tous les types d’éléments, en
particulier les discrets (dans ce cas, il faut résoudre avec la matrice de masse consistante). En
implicite il est fortement recommandé d’utiliser la matrice de masse consistante (l’absence du mot clé
MASS_DIAG correspond aussi à ce cas).
3.3
Mot clé EXCIT
◊
EXCIT =_F
Ce mot clé facteur permet de décrire à chaque occurrence une charge (sollicitations et conditions aux
limites), et éventuellement un coefficient multiplicateur et/ou un type de charge.
Les opérandes ont la même signification que dans le document [U4.51.03] mais il y a quelques
spécificités liées à la dynamique.
Remarque importante pour les schémas en temps:
Si l’on impose des conditions aux limites en déplacement qui évoluent au cours du temps, il faut
tenir compte de l'inconnue primale du schéma utilisé. Ces conditions sont en fait imposées en
accélération en explicite (car c’est l’inconnue primale). Cela signifie que l’on doit entrer dans
DYNA_NON_LINE la dérivée seconde du signal en déplacement que l’on veut imposer. Cette
évolution du déplacement imposé doit donc être dérivable au moins deux fois en temps. De
même pour le théta-schéma en vitesse, l'inconnue primale est la vitesse et l’on doit entrer dans
DYNA_NON_LINE la dérivée première du signal en déplacement que l’on veut imposer.
3.3.1
Opérandes CHARGE/FONC_MULT
♦
◊
CHARGE = ch i
FONC_MULT =
fi
Les opérandes ont la même signification que dans le document [U4.51.03].
3.3.2
Opérande TYPE_CHARGE
◊
TYPE_CHARGE = / 'FIXE_CSTE'
/ 'SUIV',
/ 'DIDI',
,
[DEFAUT]
L'opérande a la même signification que dans le document [U4.51.03], sauf qu'un chargement ne peut
pas être piloté en dynamique, et donc tchi ne peut pas être FIXE_PILO.
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
Version
default
Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
3.3.3
Date : 10/06/2011 Page : 8/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
Opérandes MULT_APPUI/ACCE/VITE/DEPL/DIRECTION/NOEUD/GROUP_NO
◊
♦
♦
♦
◊
◊
MULT_APPUI=
/'NON',
/'OUI',
ACCE
= ac,
VITE
= vi,
DEPL
= dp,
DIRECTION = (dx,dy,dz,drx,dry,drz),
/NOEUD
= lno,
/GROUP _ NO = lgrno,
[DEFAUT]
[fonction]
[fonction]
[fonction]
[l_R]
[l_noeud]
[l_groupe_no]
Dans le cas d’une excitation multi-appuis (MULT_APPUI= 'OUI'), les autres opérandes ont
exactement la même signification que dans le mot clé facteur EXCIT de l’opérateur
DYNA_TRAN_MODAL [U4.53.21]. Dans ce cas, les champs ‘DEPL’, ‘VITE’, ‘ACCE’ correspondent
respectivement aux déplacements, vitesses et accélérations du mouvement relatif par rapport au
mouvement d’entraînement multi-appuis. Les nouveaux champs ‘DEPL_ABSOLU’, ‘VITE_ABSOLU’,
‘ACCE_ABSOLU’ sont alors créés et correspondent respectivement aux déplacements, vitesses et
accélérations du mouvement absolu, somme du mouvement d’entraînement multi-appuis et du
mouvement relatif par rapport à ce mouvement d’entraînement multi-appuis.
3.4
Mot clé CONTACT
♦
CONTACT = contact
Ce mot clé simple permet d'activer la résolution du contact-frottement ou la prise en compte d'une
liaison unilatérale. contact est un concept issu de l'opérateur DEFI_CONTACT [U4.44.11].
L'opérande a la même signification que dans le document [U4.51.03].
3.5
Mot clé SOUS_STRUC
◊
SOUS_STRUC=_F
Ce mot clé facteur permet de préciser quels sont les chargements à utiliser pour les sous-structures
statiques qui font alors obligatoirement partie du modèle.
L'opérande a la même signification que dans le document [U4.51.03].
3.6
Mots-clés COMP_INCR et COMP_ELAS
La syntaxe de ces mots-clés communs à plusieurs commandes est décrite dans le document
[U4.51.11]. Toutes les relations de comportement supportées par STAT_NON_LINE sont disponibles
également dans DYNA_NON_LINE, à condition que le calcul de la matrice de masse des éléments
concernés soit prévu.
3.7
Mot clé ETAT_INIT
◊
ETAT_INIT =_F
Sous ce mot clé sont définies les conditions initiales du problème. Les opérandes du mot clé
ETAT_INIT ont la même signification que dans le document [U4.51.03].
En dynamique, on peut définir en plus les champs de vitesse et d'accélération initiales.
♦
/ | VITE = vite
/ |
ACCE = acce
Si les mots clés EVOL_NOLI, DEPL, et VITE sont absents, on suppose que l'état initial est à
déplacements, vitesses et contraintes nuls, et on calcule les accélérations correspondant au
chargement à l’instant instini défini par l’opérande INST.
Manuel d'utilisation
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
Version
default
Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
3.8
Date : 10/06/2011 Page : 9/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
Mot clé INCREMENT
♦
INCREMENT =_F
Définit la liste des instants de calcul. Les opérandes du mot clé INCREMENT ont la même signification
que dans le document [U4.51.03].
3.9
Mot clé NEWTON
◊
NEWTON =_F
Précise les caractéristiques de la méthode de résolution du problème incrémental non linéaire
(méthode de Newton-Raphson). Les opérandes du mot clé NEWTON ont la même signification que
dans le document [U4.51.03].
3.10 Mot clé RECH_LINEAIRE
◊
RECH_LINEAIRE =_F(
◊
METHODE =
/'CORDE'
/'MIXTE' )
[DEFAUT]
Permet d'activer la recherche linéaire. Les opérandes du mot clé RECH_LINEAIRE ont la même
signification que dans le document [U4.51.03], sauf que la méthode PILOTAGE n'existe pas.
3.11 Mot clé SOLVEUR
◊ SOLVEUR =_F
La syntaxe de ce mot clé commun à plusieurs commandes est décrite dans le document [U4.50.01].
3.12 Mot clé CONVERGENCE
◊
CONVERGENCE =_F
Ce mot clé décrit les paramètres permettant d'apprécier la convergence de la méthode de NEWTON
utilisée pour résoudre le problème mécanique non linéaire. Les opérandes du mot clé CONVERGENCE
ont la même signification que dans le document [U4.51.03].
3.13 Mot clé ARCHIVAGE
◊
ARCHIVAGE =_F
Permet d’archiver des ou certains résultats à tous ou certains instants du calcul.
En l’absence de ce mot clé tous les pas de temps sont archivés, y compris les instants de calculs
nouvellement créés par redécoupage automatique du pas de temps. Les opérandes du mot clé
ARCHIVAGE ont la même signification que dans le document [U4.51.03], sauf pour le mot-clef
CHAM_EXCLU.
3.13.1 Opérande CHAM_EXCLU
◊ CHAM_EXCLU
=
|'DEPL'
|'VITE'
|'ACCE'
|'SIEF_ELGA'
|'VARI_ELGA'
Permet de préciser les champs qui ne seront pas archivés, excepté au dernier pas de temps.
3.14 Mot clé AMOR_RAYL_RIGI
◊
AMOR_RAYL_RIGI =
/'TANGENTE',
/'ELASTIQUE'
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[DEFAUT]
Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
Version
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Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
Date : 10/06/2011 Page : 10/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
Ce mot clé permet de spécifier la matrice de raideur
K qui sera utilisée pour construire
l'amortissement de Rayleigh C = . K  . M .
Avec la valeur par défaut ('TANGENTE'), la matrice K sera la même que celle qui est utilisée
pour le calcul des efforts internes. En choisissant la valeur 'ELASTIQUE', on force le calcul de
l'amortissement de Rayleigh avec la matrice de raideur élastique.
Pour les lois adoucissantes ou de type GLRC on conseille d'utiliser la matrice élastique.
3.15 Mot clé AMOR_MODAL
◊
AMOR_MODAL
=_F
Ce mot clé permet de prendre en compte un amortissement équivalent à de l’amortissement modal
décomposé sur une base de modes pré-calculée sous forme de concept de type mode_meca. Cet
amortissement est globalement pris en compte dans l’équation d’équilibre dynamique comme une
force correctrice au second membre −C . Ẋ .
3.15.1 Opérandes MODE_MECA / AMOR_REDUIT / LIST_AMOR / NB_MODE
♦
♦
◊
MODE_MECA
/ AMOR_REDUIT
/ LIST_AMOR
NB_MODE
=
=
=
=
mode
l_amor,
lisamor
nbmode
Le concept mode de type mode_meca (entré par l’opérande MODE_MECA) représente la base de
modes pré-calculée sur laquelle on décompose l’amortissement modal. Cette base doit
impérativement avoir le même profil de numérotation que celui du système dynamique défini par les
paramètres du mot clé SOLVEUR [§3.11]. Il est possible de tronquer la base modale à un nombre de
modes défini par NB_MODE. A défaut, on prend tous les modes de la base modale.
Les amortissements modaux sous forme réduite sont donnés par une liste de réels dont le nombre de
termes est inférieur ou égal au nombre de modes pris en compte. Si le nombre de termes de la liste
est strictement inférieur, on étend cette liste avec la valeur de son dernier terme jusqu'à ce que sa
taille atteigne le nombre de modes calculés.
3.15.2 Opérande REAC_VITE
◊
REAC_VITE=
/'OUI',
/'NON',
[DEFAUT]
Si sa valeur est 'OUI', on modifie la force correctrice d’amortissement modal à chaque itération
interne de NEWTON définie dans le mot clé NEWTON [§9].
Si sa valeur est 'NON', on ne remet à jour ce terme qu’au début de chaque pas de temps.
3.16 Description du schéma d’intégration en temps [bib2] [R5.05.05]
♦
SCHEMA_TEMPS =_F()
◊ STOP_CFL = /'OUI',
/'NON',
◊ FORMULATION= /'DEPLACEMENT',
/'VITESSE',
/'ACCELERATION',
[DEFAUT]
On peut soit utiliser une méthode implicite de NEWMARK (mot clé SCHEMA='NEWMARK' ou
accélération moyenne modifiée : SCHEMA='HHT' avec MODI_EQUI = 'NON'), de HILBER-HUGHESTAYLOR (SCHEMA='HHT' avec MODI_EQUI = 'OUI') ou bien une THETA_METHODE ou, enfin, le
schéma de KRENK.
Manuel d'utilisation
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
Version
default
Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
Date : 10/06/2011 Page : 11/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
Avec un schéma implicite, les résolutions en déplacement, vitesse ou accélération sont actuellement
disponibles (mot clé FORMULATION = 'DEPLACEMENT', 'VITESSE' ou 'ACCELERATION').
Inversement, on peut choisir une méthode explicite de type différences centrées (mot clé
SCHEMA='DIFF_CENT') ou un schéma dissipatif de type TCHAMWA (mot clé SCHEMA='TCHAMWA').
Avec un schéma explicite, on ne peut résoudre qu’en accélération (mot clé FORMULATION =
'ACCELERATION').
Les schémas explicites étant conditionnellement stables, il peut être utile de vérifier si le pas de temps
donné en entrée du calcul respecte bien la condition de stabilité (condition CFL). Si STOP_CFL =
'OUI' (défaut), alors si la liste d’instants fournie par l’utilisateur comporte un ou plusieurs pas de
temps supérieurs à la condition de stabilité, le calcul s’arrête en erreur fatale. Si STOP_CFL =
'NON', on émet une alarme et continue le calcul.
Dans tous les cas, le pas de temps critique est donné dans le fichier de messages pour information.
Le calcul de la CFL n’est pas programmé pour tous les éléments (en particulier les éléments discrets
sont ignorés.); la CFL estimée par Code_Aster peut donc être plus grande (moins pénalisante) que la
CFL réelle, avec les risques de divergence brutale qui en découlent.
En explicite, il est aussi recommandé d’utiliser une matrice de masse lumpée (diagonalisée) : ce que
l’on peut obtenir avec le mot clé MASS_DIAG = 'OUI' [§7].
Nota bene
Le choix MASS_DIAG='NON' est déconseillé avec les coques DKT.
Avec les éléments DKT/DKTG il est nécessaire de préciser dans AFFE_CARA_ELEM , sous le
mot clé facteur COQUE , le mot clé simple INER_ROTA = 'OUI' . Sinon la matrice masse
est singulière et le schéma explicite est inutilisable.
3.16.1 Cas SCHEMA = 'NEWMARK'
◊
BETA
=
◊
GAMMA
=
/0.25,
/beta,
/0.5 ,
/gamm,
[DEFAUT]
[R]
[DEFAUT]
[R]
La méthode d’intégration en temps est celle de NEWMARK, avec les valeurs données des paramètres
beta et gamm.
Quand on ne précise ni beta, ni gamm, on a la méthode dite « règle du trapèze » ( beta=0.25 ;
gamm=0.5 ) qui, en linéaire, est inconditionnellement stable et n’apporte aucune dissipation
parasite (i.e. amortissement numérique), mais qui, en non linéaire, peut être instable [bib1][bib2].
3.16.2 Cas SCHEMA = 'HHT'
◊
ALPHA
=
◊
MODI_EQUI =
/-0.3,
/alph,
/'OUI',
/'NON',
[DEFAUT]
[R]
[DEFAUT]
Pour MODI_EQUI = ’NON’ (valeur par défaut), la méthode d’intégration en temps (schéma
d'intégration implicite) est celle de l’accélération moyenne modifiée (de la famille de Newmark) ([bib1],
[bib2]), avec la valeur négative de alph donnée. Plus |alph| est grand, plus l'amortissement
numérique apporté par le calcul est important. Mais cette dissipation est parfois nécessaire, en non
linéaire, pour assurer la stabilité (à moins d'affecter un amortissement par matériau à la structure).
Pour MODI_EQUI = ’OUI’, la méthode d’intégration en temps (schéma d'intégration implicite) est
celle de HILBER-HUGHES-TAYLOR (HHT ou −méthode ) [bib2], avec la valeur négative de
alph donnée. Plus |alph| est grand, plus l'amortissement numérique apporté par le calcul est
important. Par rapport au schéma précédent (MODI_EQUI = ’NON’) d’accélération moyenne
modifiée, l’amortissement numérique induit est plus « sélectif » : il est plus faible aux basses et
moyennes fréquences (asymptotiquement nul à fréquence nulle) et il va croître plus vite quand la
fréquence devient grande.
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
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Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
Date : 10/06/2011 Page : 12/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
Ce deuxième schéma se base sur le premier avec, en plus, une modification de l’équation d’équilibre
(on décale dans le temps les efforts intérieurs et extérieurs) [bib2].
3.16.3 Cas SCHEMA = 'THETA_METHODE'
◊
THETA
=
/1.,
/theta,
[DEFAUT]
[R]
Le schéma d’intégration en temps est un thêta-schéma implicite d’ordre un, en vitesse. Dans le cas
d'utilisation avec des charges de contact, on doit aussi faire appel à la méthode CONTINUE
(AFFE_CHAR_MECA / CONTACT / METHODE = 'CONTINUE') et la formulation en vitesse
(FORMULATION = 'VITESSE').
theta doit être compris entre 0,5 et 1 : 0,5 correspond à un minimum de dissipation numérique,
1 correspond à un maximum de dissipation numérique. theta = 1 permet de retrouver le schéma
d'Euler. Ce schéma est aussi utilisable avec une formulation en déplacement.
3.16.4 Cas SCHEMA = 'KRENK'
◊
KAPPA
=
/1.,
/kappa,
[DEFAUT]
[R]
Ce d’intégration en temps de Krenk est implicite, d'ordre 1 et dissipatif. Son usage est donc
recommandé, tout comme le thêta-schéma, pour les problèmes irréguliers comme les chocs.
La dissipation numérique est pilotée par le paramètre kappa, qui doit être supérieur ou égal à 1. Si il
vaut 1, alors le schéma n'apportera pas de dissipation. Plus kappa sera grand , plus la dissipation
sera élevée.
3.16.5 Cas SCHEMA = 'DIFF_CENT'
Le schéma des différences centrées est un schéma explicite d’ordre deux de la famille de Newmark,
de paramètres BETA = 0 et GAMMA = 0.5. Il s’agit d’un schéma à un pas qui ne présente pas de
dissipation numérique.
3.16.6 Cas SCHEMA = 'TCHAMWA'
◊
PHI
=
/1.05,
/phi,
[DEFAUT]
[R]
Une alternative aux schémas des différences centrées est le schéma développé par Bertrand
Tchamwa et Christian Wielgosz.
Ce schéma explicite a plusieurs particularités intéressantes. Ce n’est pas un dérivé de Newmark, et la
variation de son paramètre PHI permet une dissipation numérique contrôlable des hautes fréquences.
Lorsqu’il vaut 1, la dissipation est nulle. Pour ne pas trop dégrader la condition de Courant et
conserver des propriétés de stabilité comparables au schéma des différences centrées, il est
recommandé de ne pas choisir un PHI supérieur à 1.10. 1.05 est la valeur choisie par défaut.
3.16.7 Opérande COEF_MASS_SHIFT
◊
COEF_MASS_SHIFT =
/0.
/coef
[DEFAUT]
La donnée du coefficient coef permet de réaliser un shift de la matrice de masse
M qui devient:
M ' =M coef K
La valeur de ce coefficient, par défaut nulle, doit être non nulle pour pouvoir inverser en dynamique
avec schéma explicite la matrice de masse quand celle-ci a des termes nuls pour certains degrés de
liberté spécifiques, par exemple la pression pour les éléments de modélisation HM.
L'entrée de ce coefficient permet également d'améliorer fortement la convergence en dynamique
avec schéma implicite dans ce même type de modélisation en imposant une fréquence de coupure
inversement proportionnelle à la valeur de coef (au prix d'une légère distorsion de l'ensemble des
fréquences propres du système)
3.17 Mot-clé CRIT_FLAMB
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
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Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
◊
Date : 10/06/2011 Page : 13/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
CRIT_FLAMB =_F
Ce mot-clé permet de déclencher le calcul, à la fin de chaque incrément de temps, d'un critère de
stabilité au sens flambage, identique à ce qui est proposé dans STAT_NON_LINE . Ce critère est utile
pour déceler, au cours du chargement, le point à partir duquel on perd la stabilité (par flambage par
exemple). Il ne s'agit pas d'un critère de stabilité au sens dynamique (amortissement négatif).Les
opérandes du mot clé CRIT_FLAMB ont la même signification que dans le document [U4.51.03].
3.18 Mot-clé MODE_VIBR
◊
MODE_VIBR
◊
=_F (
NB_FREQ
=
◊
MATR_RIGI
=
◊
◊
BANDE
INST_CALCUL
=
=
/3,
/nbfreq,
/'ELASTIQUE',
/'TANGENTE',
/'SECANTE',
intba,
/'LISTE_ARCHIVAGE',
/'TOUT_PAS',
[DEFAUT]
[I]
[DEFAUT]
[listr8]
[DEFAUT]
),
Ce mot-clé permet de déclencher le calcul, à la fin de chaque incrément de temps, d'une recherche
de modes propres vibratoires.
Ce critère est utile pour suivre, au cours du calcul transitoire, l’évolution de la réponse vibratoire de la
structure non linéaire.
Ce critère est calculé de la façon suivante : à la fin d'un pas de temps, on résout
2
det  K − . M  =0 . K peut soit être la matrice de raideur élastique, soit la matrice tangente
cohérente à l’instant courant, soit la matrice sécante.
M est la matrice de masse.
Le mot-clé NB_FREQ (3 par défaut) désigne le nombre de fréquences propres à calculer.
On stocke le mode propre correspondant à la plus petite fréquence propre dans la S.D. RESULTAT,
sous le nom MODE_MECA. Ce mode propre peut être extrait et visualisé (comme un champ de
déplacements ou un mode propre classique). Il est normalisé à 1 sur la plus grande composante de
déplacement.
Le mot-clé BANDE permet de spécifier sur quelle bande de fréquence on veut faire la recherche de
fréquences propres.
Le mot-clé INST_CALCUL a le même rôle que pour CRIT_FLAMB. Il permet de spécifier à quels
instants on va mener l’analyse modale vibratoire. Par défaut, on ne va effectuer ce calcul qu’aux
instants d’archivage. Si l’on veut faire ce calcul à tous les pas, il faut spécifier la valeur 'TOUT_PAS'.
Rappelons que l’on ne stocke dans l’objet résultat que les données aux instants d’archivage (si un
archivage est spécifié, dans le cas contraire on stocke les données à tous les pas). Donc si l’on utilise
l’option 'TOUT_PAS' avec un archivage, les données calculées par l’analyse modale vibratoire qui
correspondent à des pas non archivés ne seront pas stockées. La seule trace restante sera l’affichage
des fréquences propres dans le fichier de messages .mess.
3.19 Opérandes SENSIBILITE
◊
SENSIBILITE = liste de paramètres sensibles
[l_para_sensi]
Active le calcul de la dérivée des champs de déplacement, vitesse et accélération par rapport à un
paramètre sensible du problème. Le document [U4.50.01] précise le fonctionnement du mot clé.
3.20 Opérande PROJ_MODAL
◊
PROJ_MODAL =_F
Manuel d'utilisation
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
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Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
Date : 10/06/2011 Page : 14/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
Ce mot clé permet de faire le calcul sur une base modale (ou de Ritz) préalablement calculée. Il est à
utiliser avec un schéma d’intégration en temps explicite.
3.20.1 Opérandes MODE_MECA, NB_MODE
♦
MODE_MECA
=
mode,
[mode_meca]
◊
NB_MODE
=
/nbmode,
/9999,
[I]
[DEFAUT]
On spécifie la base à utiliser (MODE_MECA) et le nombre de modes (NB_MODE).
Remarque importante :
La base modale doit s’appuyer sur une numérotation cohérente avec celle de l’évolution calculée (cf.
[§10]) : même profil de numérotation.
3.20.2 Opérandes MASS_GENE , RIGI_GENE , AMOR_GENE
◊
/
MASS_GENE = massgen,
RIGI_GENE = rigigen,
AMOR_GENE = amorgen,
[ matr_asse_gene_R ]
[ matr_asse_gene_R ]
[ matr_asse_gene_R ]
Ces opérandes sont utilisés ensemble dans le cas où l’on veut condenser dynamiquement une partie
du modèle au comportement linéaire, en ne calculant strictement par DYNA_NON_LINE que des
domaines au comportement non-inéaire. Ceci, afin de réduire la taille du modèle de calcul. Dans ce
cas, il est nécessaire de calculer une base modale de Ritz sur l’ensemble des domaines : le domaine
non linéaire modélisé pour le calcul faisant appel à DYNA_NON_LINE et les autres domaines linéaires
condensés dynamiquement. Cette base doit être orthogonalisée par rapport à la masse et à une
rigidité linéaire de l’ensemble des domaines. Elle doit simplement être représentative des
mouvements activant l’ensemble des domaines. Par contre, on ne renseignera derrière MODE_MECA
que les modes obtenus par réduction de la base de Ritz au modèle de calcul traité par
DYNA_NON_LINE. Un exemple de calcul est fourni par le cas test SDNV107A [V5.03.107].
L’opérande MASS_GENE permet d’entrer la projection de la matrice masse de l’ensemble des
domaines sur la base de Ritz avec un stockage diagonal. L’opérande RIGI_GENE permet d’entrer la
projection de la matrice rigidité des domaines linéaires condensés seuls sur la base de Ritz avec un
stockage plein. L’opérande AMOR_GENE permet d’entrer éventuellement la projection d’une matrice
d’amortissement (si elle existe) des domaines linéaires condensés seuls sur la base de Ritz avec un
stockage plein.
3.20.3 Opérandes DEPL_INIT_GENE , VITE_INIT_GENE , ACCE_INIT_GENE
◊
◊
◊
DEPL_INIT_GENE = deplgen,
VITE_INIT_GENE = vitegen,
ACCE_INIT_GENE = accegen,
[ vect_asse_gene ]
[ vect_asse_gene ]
[ vect_asse_gene ]
Ces opérandes sont associés à l’utilisation des opérandes MASS_GENE, RIGI_GENE et éventuellement
AMOR_GENE dans le mot clé PROJ_MODAL. Il servent à introduire un vecteur généralisé issu de la
projection par PROJ_VECT_BASE (TYPE='DEPL') d'un champ déplacement ou vitesse ou
accélération du modèle complet (y compris le domaine au comportement linéaire) sur la base modale
de ce modèle complet. Ce vecteur généralisé fera office de condition initiale de l'évolution des
coordonnées généralisées du calcul sur le modèle réduit au domaine non linéaire. Il faudra alors
également renseigner les opérandes du mot-clé ETAT_INIT avec des champs correspondants
déplacement, vitesse, accélération, contrainte, variable interne du modèle réduit. Un exemple de
calcul est fourni par le cas test SDNV107C [V5.03.107].
3.21 Mot clé EXCIT_GENE
Manuel d'utilisation
Document diffusé sous licence GNU FDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)
Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
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Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
◊
EXCIT_GENE =_F(
◊ FONC_MULT = fomult,
♦
VECT_GENE = vecgen,
)
Date : 10/06/2011 Page : 15/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
[fonction_sdaster]
[vect_asse_gene]
Ce mot clé répétable est associé à l’utilisation des opérandes MASS_GENE, RIGI_GENE et
éventuellement AMOR_GENE dans le mot clé PROJ_MODAL. Il sert à introduire les forces appliquées
sur des domaines de comportement linéaire condensés dynamiquement et non modélisés dans le
calcul faisant appel à un schéma d’intégration en temps explicite. Ces forces sont projetées sur la
base de Ritz calculée sur l’ensemble des domaines.
VECT_GENE sert à renseigner les vecteurs de force projetés sur la base de Ritz. FONC_MULT sert à
renseigner la fonction multiplicatrice dépendant du temps associée à chaque vecteur au sein d’une
occurrence du mot clé EXCIT_GENE.
3.22 Opérande INFO
◊
INFO = inf
Permet d’effectuer dans le fichier message diverses impressions intermédiaires.
D'autres impressions sont faites systématiquement lors du calcul non linéaire, indépendamment de la
valeur affectée au mot-clé INFO : ce sont les impressions des résidus et des incréments relatifs de
déplacement au cours des itérations de Newton.
Attention, les fichiers .mess peuvent devenir très importants avec INFO = 2.
3.23 Opérande TITRE
◊
TITRE = tx
tx est le titre du calcul. Il sera imprimé en tête des résultats. Voir [U4.03.01].
Manuel d'utilisation
Document diffusé sous licence GNU FDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)
Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
Code_Aster
Titre : Opérateur DYNA_NON_LINE
Responsable : Nicolas GREFFET
4
Version
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Date : 10/06/2011 Page : 16/16
Clé : U4.53.01
Révision : 6484
Exemple : mouvement d'un pendule de grande amplitude
# TITRE Pendule simple en grande oscillation
#
# PENDULE CONSTITUE D’UN ELEMENT DE CABLE (test SDNL100A).
#
RESU=DYNA_NON_LINE( MODELE=MO, CHAM_MATER=CHMAT, CARA_ELEM=CARA,
EXCIT=( _F( CHARGE = CHA1),
_F( CHARGE = CHA2)),
INCREMENT=_F( INST_INIT = 0., LIST_INST = L_INST1),
ARCHIVAGE=_F( LIST_INST = L_INST2),
SCHEMA_TEMPS=_F( SCHEMA='NEWMARK',
FORMULATION='DEPLACEMENT'),
COMP_ELAS=_F( RELATION = 'CABLE',
DEFORMATION = 'GREEN'),
CONVERGENCE=_F( RESI_GLOB_RELA = 1.E-6,
ITER_GLOB_MAXI = 100),
NEWTON=_F( REAC_ITER = 1)
)
FIN()
•
•
•
la charge cha1 impose au noeud 1 de rester fixe et au noeud 2 de se déplacer dans le plan
vertical XZ,
la charge cha2 est la pesanteur,
la commande DYNA_NON_LINE spécifie que :
•
la méthode d’intégration du temps sera celle de 'NEWMARK', “règle du trapèze” (appelée
aussi accélération moyenne), car il n’y a aucun argument sous 'NEWMARK',
•
l’état initial, à l’instant 0, est à déplacement nul, c’est-à-dire que les déplacements seront
évalués à partir de la position initiale, et à vitesse nulle,
•
le calcul itératif se poursuivra tant que le résidu relatif sera > 10 -2, mais le nombre des
itérations sera limité à 100,
•
enfin la matrice tangente du système linéaire à résoudre sera réévaluée à chaque itération
(par défaut puisque le mot clé NEWTON est absent).
Manuel d'utilisation
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Fascicule u4.53 : Analyse dynamique
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