v6.04.228 SSNV228 – Mise en pré-tension d’un goujon#

Résumé:

Ce test illustre la mise en pré-tension d’un goujon dans Code_Aster. La méthodologie retenue consiste à appliquer un déplacement relatif entre un groupe d’éléments du goujon et un groupe d’éléments de l’écrou (entre les deux faces qui sont normalement filetées). Deux modélisations sont proposées:

Modélisation A: détermination manuelle du déplacement (utilisation de DEFI_CONTACT)
Modélisation B: détermination automatisée du déplacement à l’aide de MACR_RECAL (utilisation de DEFI_CONTACT).
Modélisation C: détermination manuelle du déplacement (utilisation de DEFI_CONT)

Modélisation A#

Caractéristiques de la modélisation#

Cette modélisation illustre la méthodologie de serrage d’un goujon. Il s’agit d’imposer un déplacement relatif entre les nœuds de l’écrou et du goujon et de calculer l’effort résultant. Le calcul est réalisé en modifiant la valeur de DEPL_R jusqu’à ce que l’effort résultant corresponde à l’effort recherché.

Le contact est modélisé à l’aide de DEFI_CONTACT et en utilisant la méthode continue (FORMULATION = CONTINUE).

Grandeurs testées et résultats#

Le recalage réalisé est jugé satisfaisant lorsque DEPL_R est de \(8.0E-3\mathit{mm}\) . Cette valeur permet de mettre le goujon en pré-tension avec une contrainte moyenne de \(30\mathit{MPa}\) dans la tige du goujon.

L’effort résultant est comparé à l’effort recherché.

Résultat	Référence	Valeur de référence	Tolérance
Effort résultant sur l’écrou	ANALYTIQUE	\(-1695.6N\)	\(1.0E-02\)

Des tests de non-régression avec une tolérance de \(1.0E-6\) sont réalisés sur les efforts résultants des faces suivantes:

face de l’écrou en contact avec le goujon,
face du goujon en contact avec l’écrou,
face du dessous du goujon,
face du joint en contact avec la bride,
face de la bride en contact avec le joint.

Remarque: l’effort résultant calculé sur chacune des faces est identique.

Modélisation B#

Caractéristiques de la modélisation#

Cette modélisation illustre la méthodologie de mise en tension d’un goujon en réalisant un recalage automatique de la valeur du déplacement relatif entre les nœuds de l’écrou et du goujon. Pour cela, on utilise la macro-commande MACR_RECAL dans un fichier maître et la modélisation A comme fichier esclave.

La fonction de l’ effort cible à atteindre :

CIBLE =DEFI_FONCTION(

NOM_PARA='INST' ,

NOM_RESU='DZ' ,

VALE= (0.0 , 0.0 ,

1.0 , F_RESULT ,),

)

L’appel à la commande de recalage :

RECAL =MACR_RECAL(

PARA_OPTI = _F(NOM_PARA='DEPL_R__' ,

VALE_INI= 0.004, VALE_MIN= 0.004, VALE_MAX= 0.012, ) ,

COURBE = _F(FONC_EXP= CIBLE, NOM_FONC_CALC='REACF' ,

PARA_X='INST' , PARA_Y='DZ') ,

)

Dans le fichier esclave le calcul de reacf:

REACF =POST_RELEVE_T(

ACTION=_F(INTITULE='FZ_CEG' ,

OPERATION='EXTRACTION' ,

RESULTAT= RESU,

NOM_CHAM='REAC_NODA' ,

RESULTANTE='DZ' ,

GROUP_NO='N_SCEG' , ) ,

)

Grandeurs testées et résultats#

Le recalage réalisé permet de déterminer une valeur de DEPL_R proche de \(8.0E-3\mathit{mm}\) . Cette valeur permet de mettre le goujon en tension avec une contrainte moyenne de \(30\mathit{MPa}\) dans sa tige.

La seule grandeur qu’il est possible de récupérer dans le concept MACR_RECAL est la valeur du paramètre. Le TEST_RESU est donc réalisé sur cette valeur, et c’est un test de non-régression.

Résultat	Référence	Valeur de référence	Tolérance
Effort résultant sur l’écrou	non-regression	\(0.0079595\)	\(5.0E-06\)

Remarque: dans le fichier esclave une impression de REACF est réalisée. La valeur de l’effort correspondant au paramètre est \(-1.69560E+03\) , ce qui correspond à la valeur de l’effort cible.

Modélisation C#

Caractéristiques de la modélisation#

Cette modélisation illustre la méthodologie de serrage d’un goujon. Il s’agit d’imposer un déplacement relatif entre les nœuds de l’écrou et du goujon et de calculer l’effort résultant. Le calcul est réalisé en modifiant la valeur de DEPL_R jusqu’à ce que l’effort résultant corresponde à l’effort recherché.

Le contact est modélisé à l’aide de DEFI_CONT et en utilisant la méthode continue (ALGO_CONT = LAGRANGIEN).

Grandeurs testées et résultats#

Le recalage réalisé est jugé satisfaisant lorsque DEPL_R est de \(8.0E-3\mathit{mm}\) . Cette valeur permet de mettre le goujon en pré-tension avec une contrainte moyenne de \(30\mathit{MPa}\) dans la tige du goujon.

L’effort résultant est comparé à l’effort recherché.

Résultat	Référence	Valeur de référence	Tolérance
Effort résultant sur l’écrou	ANALYTIQUE	\(-1695.6N\)	\(5.0E-02\)

Des tests de non-régression avec une tolérance de \(1.0E-6\) sont réalisés sur les efforts résultants des faces suivantes:

face de l’écrou en contact avec le goujon,
face du goujon en contact avec l’écrou,
face du dessous du goujon,
face du joint en contact avec la bride,
face de la bride en contact avec le joint.

Remarque: l’effort résultant calculé sur chacune des faces est identique.

Synthèse des résultats#

Avec DEFI_CONTACT, les deux méthodes permettent d’obtenir le même résultat, soit un déplacement relatif à imposer proche de \(8.0E-3\mathit{mm}\) pour obtenir une contrainte moyenne de \(30\mathit{MPa}\) dans le goujon.

Le comportement du calcul non-linéaire est quant à lui similaire entre les modélisations A et C (passage de l’opérateur DEFI_CONTACT à DEFI_CONT), malgré une différence de quelques pourcents.