v2.02.102 SDLL102 - Portique soumis à des forces électrodynamiques#
Résumé:
Ce test est un problème tridimensionnel de calcul dynamique transitoire direct avec des forces réparties d’origine électrodynamique appliquées à un portique (barre sur 3 colonnes isolantes d’un poste de transformation).
Ce test a été fourni par le Centre d’Etudes du Réseau de Transport (EDF-DEPT). Il a été complété depuis par un benchmark international établi à partir de mesures expérimentales (résultats de plusieurs codes étrangers) : test CIGRE-structure D.
Il permet de comparer des résultats de déplacements par rapport à ceux obtenus par d’autres codes industriels utilisant une méthode éléments finis ou différences finies.
Ce test contient une modélisation avec des éléments de type SEG2.
Solution de référence#
Méthode de calcul utilisée pour la solution de référence#
mesures expérimentales,
méthodes numériques Différences Finies ou Éléments Finis.
\(I={I}_{\mathit{eff}}\sqrt{2}(\cos(\omega t+\phi )-{e}^{-t/\tau }\cos\phi )\)
Incertitude sur la solution#
La dispersion des valeurs calculées est considérée comme comprise entre \(5\text{\%}\) et \(10\text{\%}\) .
Références bibliographiques#
DEVESA : « Calcul des efforts électrodynamiques sur des structures de conducteurs rigides des postes électriques : implantation dans le code de calcul mécanique Aster et Validation ». Note HM-72/5904
Modélisation A#
Caractéristiques de la modélisation#
Modélisation POU_D_E
Discrétisation:
éléments \(\mathrm{AB}\) , \(\mathrm{EF}\) , \(\mathrm{IJ}\) : 10 mailles : SEG2
éléments \(\mathrm{BC}\) , \(\mathrm{FG}\) , \(\mathrm{JK}\) : 10 mailles : SEG2
éléments \(\mathrm{CD1}\) , \(\mathrm{GH1}\) , \(\mathrm{KL1}\) : 1 maille : SEG2
éléments \(\mathrm{D2H1}\) , \(\mathrm{H2L1}\) : 30 mailles : SEG2
Évolution dynamique sur \(\mathrm{1s}\) discrétisée en pas de temps de \(5.{10}^{-4}s\) avec l’algorithme de NEWMARK \((a=0.25,d=0.5)\) .
Stockage des résultats tous les 20 pas de temps soit \({10}^{-2}s\) .
Caractéristiques du maillage#
Nombre de nœuds : 126
Nombre de mailles et types : 123 mailles SEG2
Grandeurs testées et résultats#
Identification |
Référence essai |
\(t=0.12s\) |
|
\({u}_{y}\) en \(\mathrm{C2}\) |
|
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S1}\) |
–3140. \(\text{Nm}\) |
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S2}\) |
–10150. \(\text{Nm}\) |
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S3}\) |
–3130. \(\text{Nm}\) |
\({M}_{z}\) en \(\mathrm{C2}\) |
|
\(t=0.70s\) |
|
\({u}_{y}\) en \(\mathrm{C2}\) |
|
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S1}\) |
–6080. \(\text{Nm}\) |
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S2}\) |
–19670. \(\text{Nm}\) |
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S3}\) |
–6060. \(\text{Nm}\) |
\({M}_{z}\) en \(\mathrm{C2}\) |
|
Maxima obtenus à \(t=0.12s\) (1er court-circuit) ou \(t=0.70s\) (2ème court-circuit) ou réenclenchement (conformité essais-calcul).
Remarques#
Les résultats obtenus par Code_aster sont satisfaisants par rapport aux autres codes. Ils sont presque toujours inférieurs aux mesures (effets des charpentes \(\mathrm{AB}\) , \(\mathrm{EF}\) , \(\mathrm{IJ}\) sur-évalués). Les maxima sont écrêtés du fait du stockage périodique.
Contenu du fichier résultats:
Déplacements tous les \({10}^{-2}s\) et efforts dans les éléments aux temps \(t=0.12s\) , \(t=0.27s\) , \(t=0.70s\) .
Modélisation B#
Une modélisation B a été ajoutée pour tester les éléments de poutre avec gauchissement POU_D_TG.
Les coefficients supplémentaires ont été choisis de façon arbitraire :
\(\mathrm{AY}=\mathrm{AZ}=1.0\)
\(\mathrm{EY}=\mathrm{EZ}=\mathrm{JG}=0.0\)
Grandeurs testées et résultats#
Référence essai |
Références de non-régression |
% tolérance essais/non régression |
|
\(t=0.12s\) |
|||
\({u}_{y}\) en \(\mathrm{C2}\) |
60.5 \(\text{mm}\) |
N.A./0.2 |
|
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S1}\) |
–3140. \(\text{Nm}\) |
–3108. \(\text{Nm}\) |
2.0/0.1 |
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S2}\) |
–10150. \(\text{Nm}\) |
–9255. \(\text{Nm}\) |
9.0/0.1 |
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S3}\) |
–3130. \(\text{Nm}\) |
–2948. \(\text{Nm}\) |
3.0/0.1 |
\({M}_{z}\) en \(\mathrm{C2}\) |
|
|
9.0/0.1 |
\(t=0.70s\) |
|||
\({u}_{y}\) en \(\mathrm{C2}\) |
118.9 \(\text{mm}\) |
N.A/0.1 |
|
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S1}\) |
–6080. \(\text{Nm}\) |
–6150. \(\text{Nm}\) |
2.0/0.1 |
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S2}\) |
–19670. \(\text{Nm}\) |
–18523. \(\text{Nm}\) |
6.0/0.1 |
\({M}_{x}\) en \(\mathrm{S3}\) |
–6060. \(\text{Nm}\) |
–5928. \(\text{Nm}\) |
3.0/0.1 |
\({M}_{z}\) en \(\mathrm{C2}\) |
|
|
6.0/0.1 |
Synthèse des résultats#
Les résultats sont acceptables par rapport aux résultats d’essais et situent des valeurs produites par Code_Aster en bonne place parmi la dizaine de résultats d’autres logiciels.