v2.04.301 SDLV301 – Sous-structuration cyclique : rouet de pompe#
Résumé:
Le domaine d’application de ce test est l’analyse modale des structures à répétitivité cyclique. La structure étudiée est un rouet de pompe; elle est modélisée par des éléments volumes hexaédriques à 20 nœuds (modélisation 3D).
Il s’agit d’un test industriel pour lequel il n’existe pas de solution analytique. La méthode de calcul est la sous-structuration dynamique cyclique de Craig-Bampton.
Solution de référence#
Méthode de calcul utilisée pour la solution de référence#
On s’intéresse spécifiquement aux modes propres en flexion. Les fréquences sont comparées à celles obtenues numériquement au moyen du logiciel SAMCEF. La technique de calcul utilisée est une méthode de symétrie cyclique directe, sans recours à une base modale.
Résultats de référence#
L’analyse modale a été réalisée avec trois maillages de finesses différentes. Le tableau ci-dessous fournit les quatre premières fréquences doubles correspondant à chacun des trois maillages pour différentes vitesses de rotation.
Modes |
Fréquences propres (\(\mathit{Hz}\) ) Vitesse de rotation: \(0{\text{rd.s}}^{-1}\) |
||
160 éléments |
540 éléments |
1280 éléments |
|
1,2 |
\(442.1\) |
\(440.3\) |
\(438.6\) |
3,4 |
\(1452.\) |
\(1436.\) |
\(1428.\) |
5,6 |
\(3342.\) |
\(3311.\) |
\(3297.\) |
7,8 |
\(4855.\) |
\(4828.\) |
\(4812.\) |
Numéro des modes |
Fréquences propres (\(\mathit{Hz}\) ) Vitesse de rotation: \(2000{\text{rd.s}}^{-1}\) |
||
160 éléments |
540 éléments |
1280 éléments |
|
1,2 |
\(409\) |
\(406.8\) |
\(404.9\) |
3,4 |
\(1431.\) |
\(1414.\) |
\(1407.\) |
5,6 |
\(3335.\) |
\(3304.\) |
\(3290.\) |
7,8 |
\(4852.\) |
\(4824.\) |
\(4809.\) |
Les résultats de références utilisés dans les modélisations de ce test sont ceux du maillage à 160 éléments.
Incertitude sur la solution#
Solution numérique obtenue par un logiciel externe.
Modélisation A#
Caractéristiques de la modélisation A#
Figure 3.1-1: Maillage d’un secteur de la géométrie du problème
Un seul secteur est maillé, son ouverture angulaire est de \(1/{21}^{\mathit{ème}}\) de \(360°\) (modélisation 3D).
Le calcul ne prend pas en compte la rotation de la structure.
Caractéristiques du maillage#
Nombre de nœuds: 1077
Nombre de mailles et types: 160 HEXA20
Grandeurs testées et résultats#
Modes |
Valeur de référence |
Type de référence |
Tolérance (%) |
1,2 |
\(442.1\) |
“SOURCE_EXTERNE” |
\(3.0\) |
3,4 |
\(1452.0\) |
“SOURCE_EXTERNE” |
\(3.0\) |
5,6 |
\(3342.0\) |
“SOURCE_EXTERNE” |
\(3.0\) |
7,8 |
\(4855.0\) |
“SOURCE_EXTERNE” |
\(3.0\) |
Modélisation B#
Caractéristiques de la modélisation B#
La modélisation est identique à la modélisation A, avec une vitesse de rotation de \(2000{\text{rd.s}}^{-1}\) autour de l’axe \(Z\) .
Caractéristiques du maillage#
Voir modélisation A.
Grandeurs testées et résultats#
Modes |
Valeur de référence |
Type de référence |
Tolérance (%) |
1,2 |
\(409.0\) |
“SOURCE_EXTERNE” |
\(3.0\) |
3,4 |
\(1431.0\) |
“SOURCE_EXTERNE” |
\(3.0\) |
5,6 |
\(3335.0\) |
“SOURCE_EXTERNE” |
\(3.0\) |
7,8 |
\(4852.0\) |
“SOURCE_EXTERNE” |
\(3.0\) |
Synthèse des résultats#
La modélisation A de ce test industriel permet de valider la commande MODE_ITER_CYCL pour une interface de type Craig Bampton sur une structure dont \(1/{21}^{\mathit{ème}}\) est représenté par 160 éléments. Les résultats, comparés à un autre logiciel de calcul, sont satisfaisants.
La modélisation B permet de valider la commande MODE_ITER_CYCL avec prise en compte de raideur centrifuge. Les résultats obtenus sont satisfaisants.