Découverte du logiciel RDM Le Mans V6 Etude d`un serre

IUT GRENOBLE
GMP
Module: M413-1 (BE-DDS)
Découverte du logiciel RDM Le Mans V6
Etude d’un serre-joint
Ce logiciel comporte trois modules :
1) Module éléments finis : réservé aux études planes (pièce symétrique et chargement dans le plan
de symétrie).
2) Module ossature : poutres dans l’espace.
3) Module flexion : poutre dans le plan.
serre-joint_2016.doc
Nous allons dans ces TP, étudier par la MEF et en s’aidant du logiciel, le corps d’un serre-joint dont le
plan est donné page 7.
Objectifs :
-
Découvrir un logiciel d’éléments finis (cela nécessite de prendre des notes !)
Etudier les contraintes et les déformations de la structure.
Mettre en évidence les concentrations de contraintes.
Réaliser un compte rendu de TP pour imager le cours, les TD et gagner tu temps au prochain
TP noté.
TP N°1 : Caractéristiques d’une section :
Lancer le logiciel : RDM6 : Eléments finis
Entrer dans le menu Dessin – Maillage
Vérifier vos unités : U
Créer une nouvelle étude.
La section EE du corps (voir plan) est définie par les
points suivants :
M1 (3 ; 0)
M2 (5,5 ; -7,12)
M3 (4 ; -10,24)
M4 (4 ; -22,67)
M5 (-4 ; -22,67)
M6 (-4 ; -10,24)
M7 (-5,5 ; -7,12)
M8 (-3 ; 0)
Saisir les 8 points.
Tracer les 3 segments
Ensuite le demi-cercle inferieur en utilisant la bonne
option.
Rayon de 4 mm et tangence entre les entités.
Essayer les différentes options du menu et choisir la
plus appropriée pour le reste du contour.
Dans le menu : Utiliser l’outil Surface.
Lire, noter et comprendre les différents résultats. (Aide en ligne du logiciel = ( ? ), cours, internet,
…) Expliquez chaque information…Montrez les résultats à l’enseignant…
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TP N° 2 : Etude d’une pièce à symétrie plane.
1) Modélisation de la géométrie, comme pour l’étude précédente.
Hypothèses :
Ce logiciel est un 2D : il faut absolument un plan de symétrie pour la pièce, qui corresponde au plan de
l’écran. Il faut aussi que l’ensemble des actions mécaniques soient dans ce plan.
Les différentes épaisseurs sont données par zone d’épaisseur constante. On en déduit que certains
arrondis et congés ne peuvent pas être décrits.
Pour diminuer le temps de calcul, il faut utiliser au maximum les symétries. On peut dans cet exemple,
admettre que le corps se déforme de façon symétrique par rapport à un axe vertical. (Voir le plan de la
pièce complète)
Vues les hypothèses la géométrie du modèle numérique est le suivant :
Axe de symétrie
Commentaires :
Quatre zones permettent de réaliser un bon compromis entre fidélité et simplicité.
Le contour extérieur doit être en trait fort ainsi que d’éventuels trous de matière. Les autres traits
intérieurs doivent être en pointillés.(A faire après le maillage ; §4)
Zone
1
2
3
4
Epaisseur
20 mm
13 mm
8 mm
18 mm
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2) Maillage :
Afin d’accéder aux épaisseurs et à la matière, il faut mailler le contour (discrétiser la matière).
Menu : Mailler Delaunay. Utiliser le triangle curviligne à 6 nœuds de calcul. Choisir le nombre afin
d’avoir une jolie répartition …Penser aussi aux critères de choix vus en cours ! Comparer :
-
solution a : une répartition régulière à 1500 éléments
solution b : une répartition régulière à 600 éléments + une densification (fois 3) dans la
zone intéressante.
Quelques explications « métiers » :
Il n'existe pas de règle absolue pour le choix de la taille du maillage. Elle résulte d'un compromis entre
temps de calcul et pertinence des résultats. En effet, dans le cas général un maillage très fin permet
d'avoir une solution exploitable, mais très coûteuse en temps de calcul. Une série de simulations sont
effectuées sur notre pièce pour différentes tailles d'éléments. On relève la contrainte de Von Mises le
long de la frontière (9-6) que l'on compare entre chaque simulation. Les résultats sont présentés sur les
figures 2 et 3. On remarque sur ces figures que pour des éléments de grande taille, (faible nombre
d'éléments = 400), le profil de la contrainte est très perturbé quand les variations deviennent
importantes, et que cette perturbation diminue si on augmente le nombre d'éléments. De plus, au delà
de 1400 éléments, le profil est stable (solution convergente), et on ne note pas d'amélioration
significative pour 2600 éléments. Un bon compromis serait donc de choisir 1400 éléments. On peut
cependant gagner un peu en efficacité en ne maillant finement que l'arc de cercle (8-7). Pour cela il
suffit de mailler les points 8 et 7, d'utiliser l'option « Modéliser/Modifier localement la taille des
éléments » avec un coefficient de 3 (ou 4) sur ces deux points, puis de choisir un maillage grossier (600
éléments) pour mailler toute la pièce. On peut ainsi diminuer fortement la taille des éléments dans les
régions à fort gradient de contraintes en conservant des temps de calcul raisonnables.
2: Evolution de Sigma VM le long de A-A'
Figure
Figure 3: Convergence de la solution en fonction du maillage
3) Menu : Fichier / Elasticité – Thermique.
La connaissance du cours (à venir ou passé ?) impose pour ce cas
d’étude, une étude en contrainte plane.
Expliquer pourquoi ?
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4) Dans le menu : Modéliser
Définir successivement :
- les épaisseurs (une couleur par zone)
- le matériau (une seule couleur)
- les liaisons (CL = Conditions Limites et symétrie)
- les deux cas de charges. Pas de façon superposée mais en deux études parallèles.
Cas de charges n°1 : charge concentrée de 1500 N au point de contact
Cas de charges n°2 (autre cas dans le menu) : charge linéique équivalente, à
calculer. q = ???? N/mm
Choisir votre propre matériau avec ses caractéristiques :
Matériau = E335. Re = ???
Module de Young = 206000MPa
Coefficient de poisson = 0,3
Ne pas faire confiance à la
bibliothèque de matériaux qui est
modifiable par les utilisateurs. Entrer
vos valeurs.
ou choisir dans la bibliothèque :
Exemple pour supprimer une charge nodale :
1.
2.
3.
4.
Cliquer sur X
Cliquer sur charge nodale
Cliquer sur le nœud où se trouve la charge
Rafraîchir l’écran
Pour entrer de nouvelles charges, cliquer auparavant sur
5) Le modèle : Indiquer votre modèle final sur le compte-rendu.
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6) Résolution :
Lancer le Calcul.
Le logiciel résout les 2 cas de charges de façon indépendante, et vous propose les résultats en même
temps : Etude 1 et Etude 2.
7) Exploitation des résultats : DEPLACEMENTS.
Visualiser les différentes propositions de déplacements. Les noter.
Comparer pour les 2 études. Citer et mettre en évidence le principe de ST Venant.
Conclusion.
Quelques explications « métiers » :
Les options de RDM6 permettent de visualiser les composantes du champ de déplacement, les
composantes du champ de contraintes, les actions de liaison, mais aussi de comparer deux cas de
charge. Ici on cherche à mettre en évidence le principe de Saint-Venant. On crée deux cas de charge,
charge ponctuelle et charge répartie ayant le même torseur résultant.
Montrer ici de façon évidente que loin du chargement, les résultats sont indépendants de la répartition
des efforts.
8) Exploitation des résultats : CONTRAINTES.
81. Dans la section EE (page 8), demander la contrainte de flexion. Comment
s’appelle-t-elle en cours et dans le logiciel ? Vérifier la répartition triangulaire.
Cette répartition correspond à une fonction affine. Ecrire la formule qui donne
la contrainte de flexion. Vérifier et comparer le calcul à la main et le résultat du
logiciel.
Quelle est la valeur maxi de la contrainte de flexion ?
Déplacez-vous par palier, vers la gauche. Qu’en concluez-vous ?
82. Mise en évidence du phénomène de concentration de contrainte.
Trouver le maxi, en critère de Tresca, le long de l’arrondi noté « r ».
Pour coupe E-E
Coupe suivant une ligne frontière
Faire varier le rayon comme indiqué ci-après, en détruisant les lignes et arcs et en reconstruisant :
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r en mm
Contrainte maxi
Tracer la courbe de contrainte maxi avec un
tableur.
10
6
3
1
D’un point de vue « fonction de service »
(CdCF), quelle est l’importance de r ?
Quel compromis, proposez-vous ?
83. Le CdCF impose un coefficient de sécurité de 2. Quelle est la solution à donner au BE. Si cela ne leur
convient pas, envisager une liste exhaustive des paramètres à modifier.
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