u4.85.01 Opérateur CALC_META#

Syntaxe#

Opérandes#

Mots-clefs MODELE et CHAM_MATER#

Nom du modèle MODELE et du champ du matériau affecté CHAM_MATER dont les éléments font l’objet du calcul métallurgique.

Mot-clef RESULTAT#

RESULTAT est le nom du résultat de type evol_ther issu d’un calcul thermique à partir duquel on fait un calcul de métallurgie.

Ce résultat sera à l’issue du calcul enrichi de l’évolution de champ métallurgique, champs de variables internes dont le nombre et la signification dépendent du modèle de transformation utilisé.

Sélection des mailles concernées par le calcul#

Les mots-clés TOUT (toutes les mailles porteuses d’éléments finis seront traitées) et GROUP_MA permettent à l’utilisateur de choisir les mailles sur lesquelles il souhaite faire ses calculs élémentaires de post-traitement.

Mot-clef facteur COMPORTEMENT#

◆ COMPORTEMENT = _F(
        ◆ RELATION = / "ACIER",
                    / "ZIRC",
        # Si: equal_to("RELATION", 'ACIER')
            ◇ LOI_META = "WAECKEL",
        # Si: equal_to("RELATION", 'ZIRC')
            ◇ LOI_META = "EDGAR",
        ◇ / TOUT = "OUI" (ou non renseigné),
        / | GROUP_MA = grma,
    )

Le mot-clef facteur COMPORTEMENT renseigne le modèle d’évolution métallurgique utilisé. On ne peut utiliser qu’un modèle d’évolution par calcul.

Mot-clef RELATION#

Le mot-clef RELATION qui vaut "ACIER" sert à spécifier l’exécution du calcul des transformations métallurgiques de l’acier, aux environs de \(800°C\) , d’une phase ferritique (ferrite, perlite, bainite, martensite) à une phase austénitique (et inversement au refroidissement).

Le modèle au chauffage et au refroidissement sont différents (la sélection de ce modèle se fait suivant le mot-clef LOI_META).

L’acier donne six phases comme variables internes.

Tableau 33 Phases pour l’acier#
Variable	Quantité	Description
\(\mathrm{V1}\)	\({Z_1}\)	proportion de la ferrite
\(\mathrm{V2}\)	\({Z_2}\)	proportion de la perlite
\(\mathrm{V3}\)	\({Z_3}\)	proportion de la bainite
\(\mathrm{V4}\)	\({Z_4}\)	proportion de la martensite
\(\mathrm{V5}\)	\({Z_\gamma}\)	proportion de l’austénite (phase chaude)
\(\mathrm{V6}\)	\({Z_c}\)	proportion des phases froides

La somme de toutes les phases doit être égale à 1.0. Si ce n’est pas le cas (à 1% près), une alarme est émise.

Les données matériaux nécessaires doivent être renseignées dans DEFI_MATERIAU, sous le mot-clef META_ACIER.

Le mot-clef RELATION qui vaut "ZIRC" sert à spécifier l’exécution du calcul pour la transformation métallurgique (au refroidissement) des alliages de zirconium, d’une phase hexagonale compacte à une phase cubique centrée aux environs de \(800°C\) (la sélection de ce modèle se fait suivant le mot-clef LOI_META).

Le Zircaloy donne trois phases comme variables internes:

Tableau 34 Phases pour le zircaloy#
Variable	Quantité	Description
\(\mathrm{V1}\)	\({Z_\alpha}\)	proportion de la phase à froid
\(\mathrm{V2}\)	\({Z_2}\)	initialement sans signification et obligatoirement nul ; pour un post-traitement, la fraction de phase \(\alpha ` est donnée par :math:`V1+V2\) ;
\(\mathrm{V3}\)	\({Z_\beta}\)	proportion de la phase à chaud

La somme de toutes les phases doit être égale à 1.0. Si ce n’est pas le cas (à 1% près), une alarme est émise.

Les données matériaux nécessaires doivent être renseignées dans DEFI_MATERIAU, sous le mot-clef facteur META_ZIRC.

Mot-clef LOI_META#

Le mot-clef LOI_META sert à spécifier le modèle métallurgique utilisé:

Pour l’acier, LOI_META qui vaut "WAECKEL", utilise le modèle de Waeckel [r4.04.01]
Pour le Zircaloy, LOI_META qui vaut "EDGAR", utilise le modèle Edgar [r4.04.02]

Le modèle de Waeckel ajoute trois variables internes à celles décrivant les phases de l’acier.

Tableau 35 Variables internes pour le modèle de Waeckel#
Variable	Quantité	Description
\(\mathrm{V7}\)	\(d\)	taille de grain austénitique
\(\mathrm{V8}\)	\(T_g\)	température aux points de Gauss
\(\mathrm{V9}\)	\({M}_{s}\)	température de transformation martensitique

Le modèle Edgar ajoute deux variables internes à celles décrivant les phases du Zircaloy.

Tableau 36 Variables internes pour le modèle d’Edgar#
Variable	Description
\(\mathrm{V4}\)	La température aux nœuds
\(\mathrm{V5}\)	Le temps correspondant soit à la température de début de transformation à l’équilibre si la fraction de phase \(\alpha ` vaut 1 initialement, soit à la température de fin de transformation à l'équilibre si la fraction de phase :math:\)alpha ` vaut 0 initialement. Cette variable est utilisée pour calculer la vitesse au chauffage, respectivement au refroidissement (méthode de la sécante glissante), qui sert à déterminer les températures de début de transformation au chauffage ou au refroidissement.

Mots-clefs TOUT et GROUP_MA#

Les mots-clefs TOUT et GROUP_MA spécifient les mailles sur lesquelles le modèle est utilisé et permet de n’affecter le calcul que sur une sous partie du maillage total.

Mot-clef facteur ETAT_INIT#

Le mot-clef facteur ETAT_INIT décrit l’état métallurgique initial.

Mot-clef META_INIT_ELNO#

Le mot-clef META_INIT_ELNO définit l’affectation du champ de variables internes initial constant par élément à partir d’une carte définie par CREA_CHAMP. Seules les variables dont l’affectation initiale a un sens sont à renseigner. On ne renseigne donc que les variables correspondant à une proportion de phase, plus éventuellement celle correspondant à la taille de grain austénitique si elle n’est pas nulle.

Dans le cas de8 l’acier, on renseigne obligatoirement toutes les phases et la taille de grain, sinon le code s’arrête en erreur fatale.

Si l’utilisateur n’a pas renseigné correctement la somme des phases froides, c’est le code qui remplacera par la somme calculée à partir des données. Une alarme sera alors émise.

Dans le cas du Zircaloy, on renseigne obligatoirement toutes les phases et le temps correspondant à la température de début de transformation à l’équilibre sinon le code s’arrête en erreur fatale.

Mots-clefs EVOL_THER, NUME_INIT, INST_INIT, PRECISION et CRITERE#

Le mot-clef EVOL_THER définit le concept de type evol_ther dans lequel on va extraire l’état initial à partir duquel le calcul sera effectué. Ce concept doit contenir des grandeurs métallurgiques (champs META_ELNO)

La définition de l’état initial peut se faire par numéro d’ordre stocké ou par instant associé au calcul.

NUME_INIT permet la définition à partir du numéro d’ordre stocké et INST_INIT permet la définition à partir de l’instant de calcul.

Dans ce dernier cas, PRECISION et CRITERE permettent de définir la précision et le critère selon lesquels l’extraction sera réalisée. Si "ABSOLU" est choisi, il est obligatoire de renseigner le champ PRECISION ; Si CRITERE vaut "RELATIF", une précision de \(1.E-6\) est donnée par défaut, et peut être éventuellement modifiée en renseignant le mot-clef PRECISION.

Mot-clef OPTION#

Le mot-clef OPTION spécifie les quantités à calculer:

Si OPTION vaut "DURT_ELNO", on calcule la dureté aux nœuds par élément à partir des phases métallurgiques (cf. [R4.04.01])
Si OPTION vaut "DURT_NOEU", on calcule la dureté aux nœuds à partir des phases métallurgiques (cf. [R4.04.01])
Si OPTION vaut "META_ELNO", on calcule la proportion de phase métallurgique aux nœuds par élément.
Si OPTION vaut "META_NOEU", on calcule la proportion de phase métallurgique aux nœuds

Mot-clef facteur REVENU#

◆ REVENU = _F(
        ◆ RELATION = / "ACIER_REVENU", (par défaut),
        # Si: equal_to("RELATION", 'ACIER_REVENU')
            ◇ LOI_META = "JMA",
        ◇ / TOUT = "OUI" (ou non renseigné),
        / | GROUP_MA = grma,
    ),

Le mot-clef facteur REVENU permet d’activer le calcul des phases de revenu pour l’acier (cf. [R4.04.01]).

Il est possible de restreindre le calcul sur une sous-partie du mailalge grâce au mot-clef GROUP_MA. Une vérification est faite pour empêcher d’utiliser ce modèle de revenu sur autre chose qu’un calcul sur de l’acier.

Les données matériaux nécessaires doivent être renseignées dans DEFI_MATERIAU, sous le mot-clef META_ACIER_REVENU.

Ce calcul enrichit le champ META_ELNO et modifier ses variables internes, désormais au nombre de 12 (au lieu de 9 dans le cas sans revenu).

Tableau 37 Variables internes pour le calcul des phases de revenu de l’acier#
Variable	Quantité	Description
\(\mathrm{V1}\)	\({Z_1}\)	proportion de la ferrite
\(\mathrm{V2}\)	\({Z_2}\)	proportion de la perlite
\(\mathrm{V3}\)	\({Z^b_3}\)	proportion de la bainite (phase brute de trempe)
\(\mathrm{V4}\)	\({Z^r_3}\)	proportion de la bainite (phase de revenu)
\(\mathrm{V5}\)	\({Z^b_4}\)	proportion de la martensite (phase brute de trempe)
\(\mathrm{V6}\)	\({Z^r_4}\)	proportion de la bainite (phase de revenu)
\(\mathrm{V7}\)	\({Z_\gamma}\)	proportion de l’austénite (phase chaude)
\(\mathrm{V8}\)	\({Z_c}\)	proportion des phases froides
\(\mathrm{V9}\)	\(d\)	taille de grain austénitique
\(\mathrm{V10}\)	\(T_g\)	température aux points de Gauss
\(\mathrm{V11}\)	\({M}_{s}\)	température de transformation martensitique
\(\mathrm{V12}\)	\({I}^{th}\)	indicateur de cycle thermique

Remarque: Ces phases métallurgiques ne sont pas utilisables en entrée d’un calcul mécanique.

Exemple dans le cas d’un acier#

On présente un exemple de création du champ de variables internes initial (avec 70% de ferrite, 30% de bainite et le reste à zéro).

phasinit = CREA_CHAMP(OPERATION ='AFFE',
                      TYPE_CHAM = 'CART_VAR2_R',
                      MAILLAGE = mail,
                      AFFE =_F(    TOUT = 'OUI',
                      NOM_CMP = ('V1','V2','V3','V4','V5','V6','V7'),
                      VALE = (0.7,0.0,0.3,0.0,0,1.,0.))),

Puis on calcule l’évolution thermique:

tempe = THER_LINEAIRE(MODELE = moth,
                      CHAM_MATER = chmat ,
                      EXCIT = _F(CHARGE    = chth1),
                      INCREMENT = (LIST_INST= lr8),
                      TEMP_INIT =(VALE  = 700),)

Enfin on calcule l’évolution des phases métallurgiques:

tempe = CALC_META (reuse = tempe,
                   MODELE = moth,
                   CHAM_MATER = chmat,
                   RESULTAT = tempe,
                   ETAT_INIT =_F(META_INIT_ELNO = phasinit),
                   COMPORTEMENT =_F(RELATION ='ACIER',TOUT = 'OUI'))