u3.23.01 Modélisations AXIS, PLAN, AXIS_DIAG et PLAN_DIAG - Phénomène THERMIQUE#

Résumé:

Ce document décrit pour les modélisations de thermiques des éléments axisymétriques et plans:

  • les degrés de liberté portés par les éléments finis qui supportent la modélisation,

  • les mailles supports afférentes,

  • les matériaux et chargements supportés,

  • les possibilités non linéaires,

  • les cas-tests mettant en œuvre les modélisations.

Les modélisations axisymétriques et planes (Phénomène : THERMIQUE) correspondent à des éléments finis dont les mailles supports sont surfaciques.

Les modélisations AXIS_DIAG et PLAN_DIAG couvrent les mêmes possibilités que AXIS et PLAN et n’en diffèrent que pour un calcul de thermique où la matrice de masse thermique est alors diagonalisée.

Chargements supportés#

Les chargements disponibles sont les suivants:

  • SOURCE

Permet d’appliquer des sources volumiques à un domaine 2D.

Modélisations supportées: AXIS(_DIAG), PLAN(_DIAG)

  • FLUX_REP

Permet d’appliquer des flux normaux à des côtés d’éléments 2D.

Modélisations supportées: AXIS(_DIAG), PLAN(_DIAG)

  • ECHANGE

Permet d’appliquer des conditions d’échange avec une température extérieure à des côtés d’éléments 2D.

Modélisations supportées: AXIS(_DIAG), PLAN(_DIAG)

  • ECHANGE_PAROI

Permet d’appliquer des conditions d’échange entre deux parois.

Modélisations supportées: AXIS(_DIAG), PLAN(_DIAG)

  • GRAD_TEMP_EPSI

Permet d’appliquer un gradient de température « initial » supposé uniforme dans l’élément.

Modélisations supportées: AXIS(_DIAG), PLAN(_DIAG)

  • CONVECTION

Permet de prendre en compte les termes de transport de chaleur par convection, pour THER_NON_LINE_MO uniquement.

Modélisations supportées: AXIS, PLAN

  • RAYONNEMENT

Permet de prendre en compte le flux rayonné à l’infini.

Modélisations supportées: AXIS(_DIAG), PLAN(_DIAG)

Possibilités non-linéaires#

Deux opérateurs sont disponibles pour l’étude de comportements non-linéaires :

  • THER_NON_LINE [U4.54.02] : cet opérateur permet, en stationnaire ou en transitoire, de résoudre les problèmes de:

  • Thermique non-linéaire standard: matériau dépendant de la température, conditions aux limites (rayonnement et flux imposé non linéaire),

  • Thermique non-linéaire avec calcul de l’hydratation du béton,

  • Séchage du béton.

  • THER_NON_LINE_MO [U4.54.03] : cet opérateur permet de résoudre l’équation de la chaleur stationnaire dans un référentiel mobile lié à un chargement et se déplaçant dans une direction et à une vitesse donnée.

Exemples de mise en œuvre : cas-tests#

Thermique#

  • AXIS

  • Thermique linéaire stationnaire

TPLA07A [V4.01.007]: Analyse thermique d’un cylindre creux orthotrope soumis à différentes conditions aux limites (flux imposé, convection, variation linéaire des températures extérieures).

  • Thermique non-linéaire stationnaire

TPNA01A [V4.41.001]: Analyse thermique d’un cylindre creux soumis à un échange convectif sur la paroi intérieure et à un rayonnement à l’infini sur la paroi extérieure.

  • Thermique linéaire transitoire

TTLV01B [V4.25.001]: Analyse thermique linéaire transitoire d’une sphère pleine soumise à une échange de chaleur par convection.

  • Thermique non-linéaire transitoire

TTNA200A : cas-test de non-regression

  • PLAN

  • Thermique linéaire stationnaire

TPLL100B [V4.02.100]: Analyse thermique d’un mur plan anisotrope soumis à une température imposée et à un flux.

  • Thermique non-linéaire stationnaire

TPNL300A [V4.42.300]: Analyse thermique unidimensionnelle d’un mur soumis à une température imposée sur la paroi interne et à une échange par rayonnement sur la paroi externe (Test NAFEMS).

  • Thermique linéaire transitoire

TTLP100B [V4.23.100]: Calcule de la réponse thermique transitoire linéaire de deux plaques séparées par un jeu dans lequel s’effectue un transfert de chaleur entre les parois.

  • Thermique non-linéaire transitoire

TTNL02A [V4.22.002]: Simulation d’un changement de phase liquide/solide en introduisant par l’intermédiaire de l’enthalpie volumique la chaleur latente de fusion.

  • Thermique stationnaire non linéaire avec chargement mobile

TPLV102A [V4.04.102]: Transport de chaleur par convection et par conduction dans une cavité carrée.

  • AXIS_DIAG

  • Thermique linéaire transitoire

TTLV100A [V4.25.100]: Analyse thermique linéaire transitoire d’un tuyau supposé infini dans lequel on impose un choc thermique froid à l’aide d’une condition limite d’échange.

  • PLAN_DIAG

  • Thermique linéaire transitoire

TTLL100A [V4.21.100]: Analyse thermique linéaire transitoire d’un mur plan infini auquel on impose un choc thermique froid à l’aide d’une condition limite d’échange.

  • Thermique non-linéaire transitoire

TTNL02C [V4.22.002]: Simulation d’un changement de phase liquide/solide en introduisant par l’intermédiaire de l’enthalpie volumique la chaleur latente de fusion.

Hydratation#

  • AXIS

TTNL03B [V4.22.003] : simulation d’un essai adiabatique: analyse du comportement thermo‑hydratant d’un échantillon de béton frais plongé dans un calorimètre, la prise s’effectuant avec dégagement de chaleur.

Séchage#

  • AXIS

HSNA102A [V7.20.102]: Validation du calcul du séchage du béton, il s’agit d’un cas test axisymétrique où la concentration en eau est appliquée directement sur la paroi extérieure.

  • AXIS_DIAG

HSNA102D [V7.20.102]: Validation du calcul du séchage du béton, il s’agit d’un cas test axisymétrique où la concentration en eau est appliquée directement sur la paroi extérieure.