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Résultats des calculs SANDIA 2
C. Rospars (R&D/AMA)A. Courtois (Septen/GS)S. Ghavamian (R&D/AMA)
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster2
Plan de la présentation
• Contexte industriel de l’étude
• Rappel historique (Projet SINUMO)
• Modèle actuel (Projet MECEN)
• Résultats
• Bilan
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Enjeux associés à la modélisation de la ruine des e nceintes de confinement
Contexte : sûreté des enceintes de confinement du Parc EDF
Objectif opérationnel final (IOP) : analyser de façon réaliste les modes de ruine en scénario accidentel (APRP, AG)
Objectif de l’IPA (et de la R&D…) : proposer/valider des méthodes et des outils de calculs de structures pour étayer les dossiers :
• Code_Aster®, mailleurs et logiciels de post-traitement• Lois non linéaires pour représenter la fissuration du béton• Prise en compte du chargement thermo-mécanique et du
vieillissement de la structure (retrait et fluage)• Éléments de validation sur structures
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Pourquoi MECEN ?Enceinte
?
Enceinte
?
Taille (m)
Complexité
VSR (numérique)
PACE 1300 / 900
VSR (numérique)
PACE 1300 / 900
PAGE 1300 / 1450
SAS, Gousset
PAGE 1300 / 1450
SAS, Gousset
Maquettes d’enceinte
SANDIA 2 / MAEVA
Maquettes d’enceinte
SANDIA 2 / MAEVA
VSR (expérimental)
Karlsruhe
VSR (expérimental)
Karlsruhe
Éprouvettes
TEGG / LCPC / MECA / ECN
Éprouvettes
TEGG / LCPC / MECA / ECN
Cadre de R&D : le projet MECEN
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Retour sur quelques tentatives de validation des modè les de structure en béton…
Essais sur structures élémentaires « maîtrisées » (poutres, dalles…)
Essais sur maquettes « à grande échelle » :
• Très chers et donc assez rares : se regrouper et faire des compromis• On en attend souvent beaucoup : attention à leur représentativité vis-
à-vis des ouvrages « réels »• Début 2004, EDF s’appuyait notamment sur
• MAEVA : simulation de l’endommagement engendré lors de la séquence hors dimensionnement (cf. JUA 2004, calcul SEPTEN/SOCOTEC)
• Le 1er benchmark sur la ruine de la maquette SANDIA 2 (1998-2000, calcul R&D/AMA-Séchaud Ingénierie-SEPTEN) : maillage coques sur 1/8 de structure
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Modèle de la Phase (pre-test)
1998-99 : EDF modèle coque 3D (1/8 ème de l’enceinte)Pas de câbles (coque), précontrainte par thermique
EDF SEPTEN , R&D / Séchaud et Metz
Difficultés numériques (pas de convergence)
Premières tentatives de simulation de SANDIA 2
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Présentation de la maquette
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Prédire le comportement sous sollicitations mécaniques et thermiques
Phase I : pression d’air (pneumatique) (SIT, ILRT, LST)
Estimer la zone de fuite, et le niveau de sollicita tion conduisant à la perte d’étanchéitéIdentifier les mécanismes de dégradation de la stru cture
Phase II : pression d’eau (hydraulique) et d’air (« + thermique »)
Estimer la zone de ruine, et le niveau de sollicita tion au moment de la ruine
Objectifs du Benchmark ISP48
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Benchmark ISP48 : cahier des charges de notre étude
Modèle 3D maillage paramétré
Ingrédients : - béton (jupe, dôme, radier)
- les deux SAS (ouvertures + bouchons)
- câbles de précontraint H et V (90+108)
- armatures passives (4 nappes: 2H et 2V)
Chargement : - poids propre (cst)
- précontraintes (cst)
- pression hydraulique (cst)
- pression pneumatique (variable)
- thermique (en cours)
Analyse : - non linéaire matériaux (béton, armatures, câbles, liner)
- Code_Aster ®
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
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Déformée(p pneumatique = 1,42 MPa)
Endommagement
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
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Maillage paramétrique
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** Beginning data definition parameters* * * * * * * * * * * * * * * * * * * *** Nombre de division angulaire minimum 36div -> 1di v/10°ANG_DIV = 60 ;* Nombre de division entre liner et inner minimum 1d ivRI_DIV = 2 ;* Nombre de division entre inner et outer minimum 1di vRIO_DIV = 3 ;* Nombre de division entre outer et exterieur minimum 1divRO_DIV = 2 ;* Nombre de division profondeur nervure minimum 1di vRN_DIV = 2 ;* Nombre de division rougical minimum 10div -> 10div /(haut cylindre)V_DIV = 30 ;
** * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** Endding data definition parameters* * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** Beginning data definition parameters* * * * * * * * * * * * * * * * * * * *** Nombre de division angulaire minimum 36div -> 1di v/10°ANG_DIV = 60 ;* Nombre de division entre liner et inner minimum 1d ivRI_DIV = 2 ;* Nombre de division entre inner et outer minimum 1di vRIO_DIV = 3 ;* Nombre de division entre outer et exterieur minimum 1divRO_DIV = 2 ;* Nombre de division profondeur nervure minimum 1di vRN_DIV = 2 ;* Nombre de division rougical minimum 10div -> 10div /(haut cylindre)V_DIV = 30 ;
** * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** Endding data definition parameters* * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
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Maillage paramétrique 3D
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
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Loi de Comportement
Modèle d’endommagement à 1 paramètre scalaire
klijklij CD εσ )1( −=
23
1
)(∑=
+><=i
ieq εε
Tension
ε Compression
ε
cctt DDD αα +=
β
εεεα
><><= ∑=
+3
12
,
,i eq
ict
ict )](exp[
)1(1
0,
,,0,
eqeqct
ct
eq
cteqct B
AAD
εεεε
−−
−−=
Béton : Loi de Mazars
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
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Loi de Comportement
Métaux : Loi élasto-plastique classique à écrouissage cinématique •Maillé avec des élements barres•Profil de tension basé sur :
la tension appliquée aux extrémités / frottement (avec courbure) / recul d’ancrage•
Pas de frottement•Les renforts et le béton sont maillés séparément
Câbles précontraints
3Y
X
Z
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
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Résultats aux points d’observation (SOL)
55 points de comparaison
Courbes des participants (rapport ISP48 AppendixAFinal.pdf)
Courbes de EDF (résultats Code_Aster ®)
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
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SOL #3 - Radial Displacement @ Az. 135, El. 1.43
-10,00
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
0,00
0,39
0,79
1,18
1,57
Pressure (MPa)
Displace
ment (mm)
LST-Data-of-Record
LST-Dynamic
SFMT
EDF
0°
90°
135°
Springline
M/S, F/W
A/L
E/H
Section A – A' (not to scale)
Elevation 10.75 m
Elevation 0.0 m
A
A'
SOL #3 135°, El. 1.43 m, Displacement, Radial, Inside Liner Surface
B B
Basemat Top
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster17
SOL #4 - Radial Displacement @ Az. 135, El. 2.63
-10,00
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
0,00
0,39
0,79
1,18
1,57
Pressure (MPa)
Displace
ment (mm)
LST-Data-of-Record
LST-Dynamic
SFMT
EDF
0°
90°
135°
Springline
M/S, F/W
A/L
E/H
Section A – A' (not to scale)
Elevation 10.75 m
Elevation 0.0 m
A
A'
SOL #4 135°, El. 2.63 m, Displacement, Radial, Inside Liner Surface
B B
Basemat Top
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster18
SOL #14 - Radial Displacement @ Az. 334, El. 4.675 (E/H)
-10,00
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
0,00
0,39
0,79
1,18
1,57
Pressure (MPa)
Displace
ment (mm)
LST-Data-of-Record
LST-Dynamic
SFMT
EDF
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster19
SOL #26 - Rebar Strain, Outer Meridional @ Az. 135, El. 10.75
-0,10%
0,00%
0,10%
0,20%0,00
0,39
0,79
1,18
1,57
Pressure (MPa)
Strain
LST-DOR
LST-Dynamic
SFMT
EDF
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
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Résultats…
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster21
Résultats…
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster22
Résultats …
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster23
Résultats …
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster24
Résultats …
Maillage EF et résultats Code_Aster ®
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster25
•Avancées en terme de maîtrise des études•Validation-amélioration de Code_Aster ® (10 AL, 23 EL)•Les sources de difficultés pour une telle étude :
Erreurs dans le maillageErreurs dans les commandes Code_Aster ®
Erreurs dans les mises en données (fichier de commande Code_Aster ®)Qualité du modèle EFComportement non linéaire du béton arméTemps de calcul et taille des fichiers
Bilan opérationnel du calcul Sandia 2
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Outils de travail sur le maillage et les données
Développé par SINETICS (XML)Contrôles du maillage @
Manipulation des groupes de maillesConversion de format (Aster, Ansys, Davis, Ensight, Virtools, GMSH)
Réorganisation des mailles et nœudsAffichage des données (AFFE_CARA_ELEM)
Bilan Calcul Sandia 2
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster27
Complément d’investigation par ANSYSContrôle de maillage (anomalie câble, et finesse)
� Non détectée par Code_Aster ®
Bilan Calcul Sandia 2
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster28
Interpénétration des mailles volumiques
Davis
GMSH
���� Non détectable par MACR_INFO_MAIL
Bilan Calcul Sandia 2
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster29
XML
Erreurs dans les mises en données (fichier Code_Ast er ®)
���� Fiche d’évolution Code_Aster ®
Après corrections
Avant corrections
Nappes d’armature mal disposées (10 erreurs)
Bilan Calcul Sandia 2
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster30
� Fiche d’évolution Code_Aster ®
Erreurs dans les mises en données (fichier Code_Ast er ®)
Sections des nappes d’armature (1 erreur)
Bilan Calcul Sandia 2
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster31
Qualité du modèle EFDiscrétisation des câbles de précontraints
Degré de cohérence entre la discrétisation du béton et des câbles.
Bilan Calcul Sandia 2
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster32
Qualité du modèle EF
Discrétisation des câbles de précontraints
Degré de cohérence entre la discrétisation du béton et des câbles.
���� Fiche d’évolution Code_Aster ®
Bilan Calcul Sandia 2
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster33
IntervenantsProix J.M.Badel P.Fléjou J.L.Tardieu N.Abbas M.Michel-Ponnelle S.Lefebvre J.P.Ghoussoub J.
Ilie L.
Hery J.F.Laleuf J.C.Thibaud G.Mouton C.
AMA
Partenaire
SINETICS
Geonumeric
Séchaud et MetzThechi E.Auclair D.
Wyniecki P.Lovinfosse D.
Bilan Calcul Sandia 2
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster34
Conclusions générales
Benchmark OCDE sur SANDIA 2
– Confirme la difficulté à conduire des calculs d’end ommagement sur structures avec nos outils et le besoin de R&D pour les maîtriser dans un cadre industriel
– Permet de se confronter aux pratiques d’équipes internationales
– Déception : ne pas avoir pu livrer le calcul thermo-mécanique dans les temps
Les acquis
– Confiance accrue dans la modélisation de la fissuration des enceinte s : résultats Code_Aster® globalement cohérents avec mesures et simulations des partenaires
– Report d’un calcul 3D d’enceinte P4 en AG, jugé trop risqué au stade actuel
– Nécessité de mieux contrôler les maillages hybrides , avec d’autres outils que Gibi(contribution R&D/SINETICS avec DAVIS et XMeshLab)
– Renforcement des exigences de contrôle dans les pre scriptions d’études d’enceinte pour la partie de maillage (ex. : FLA2, modélisation sans endommagement)
Perspectives
– Pour la DIN : calcul d’enceinte en AG (2008) et tours d’aéroréfrigérant (dès 2006)
– Pour la R&D (Projet BILOBA) : calculs thermo-mécaniques prévus dans l’ISP48
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster35
MERCI POUR VOTRE ATTENTION
Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster36
Simulation de l’effet du chargement HD de MAEVA
20.41
46.20
7.0466
.78
PWR containment
MAEVA
1,5x Pd