u3.24.01 Modélisations 3D et 3D_DIAG thermiques#

Résumé:

Ce document décrit pour les modélisations 3D et 3D_DIAG thermiques:

  • 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

La modélisation 3D (phénomène THERMIQUE) correspond à des éléments finis dont les mailles supports sont volumiques.

La modélisation 3D_DIAG couvre les mêmes possibilités que 3D et n’en diffère que pour un calcul de thermique où la matrice de masse thermique est alors diagonalisée avant résolution.

Chargements supportés#

Les chargements disponibles sont les suivants:

  • SOURCE

Permet d’appliquer des sources volumiques à un domaine 3D.

Modélisations supportées: 3D, 3D_DIAG

  • FLUX_REP

Permet d’appliquer des flux normaux à des faces d’éléments volumiques.

Modélisations supportées: 3D, 3D_DIAG

  • ECHANGE

Permet d’appliquer des conditions d’échange avec une température extérieure à des faces d’éléments volumiques.

Modélisations supportées: 3D, 3D_DIAG

  • ECHANGE_PAROI

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

Modélisations supportées: 3D, 3D_DIAG

  • GRAD_TEMP_INIT

Permet d’imposer un gradient de température supposé uniforme dans un élément

Modélisations supportées: 3D, 3D_DIAG

  • CONVECTION

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

Modélisation supportée: 3D, 3D_DIAG

  • RAYONNEMENT

Permet de prendre en compte le flux rayonné à l’infini à des faces d’éléments volumiques

Modélisations supportées: 3D, 3D_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 standard#

  • 3D

  • Thermique linéaire stationnaire

TPLL100A [V4.02.100]: Analyse thermique d’un mur plan anisotrope soumis à une température imposée et à un flux.

  • Thermique linéaire transitoire

TTLL01C [V4.21.001]: Analyse thermique linéaire transitoire d’un mur infini soumis à un choc thermique.

  • Thermique non-linéaire stationnaire

TPNA01A [V4.41.001] : Analyse thermique d’un cylindre creux dont la paroi interne est soumise à un rayonnement et la paroi externe à une échange par convection.

  • Thermique non-linéaire transitoire

TTNL03A [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.

  • Thermique non-linéaire stationnaire avec chargement mobile

TPLV105A [V4.04.105]: Ce test présente la simulation thermique par éléments finis de l’essai Varestraint. Cet essai de soudabilité est employé pour caractériser la résistance à la fissuration à chaud des matériaux.

  • 3D_DIAG

  • Thermique linéaire transitoire

TTLL01J [V4.21.001]: Analyse thermique linéaire transitoire d’un mur infini soumis à un choc thermique.

Hydratation#

  • 3D

TTNL03A [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#

  • 3D

HSNA100B [V7.20.100]: Calcul du séchage d’un mur d’enceinte en béton: le séchage s’effectue par échange avec l’extérieur, sur les parois interne et externe du mur.

  • 3D_DIAG

HSNA100D [V7.20.100]: Calcul du séchage d’un mur d’enceinte en béton: le séchage s’effectue par échange avec l’extérieur, sur les parois interne et externe du mur.