TP Abaqus : Simulation de la poutre

TP Abaqus : Simulation de la poutre

Introduction

L'objectif de ce TP est de modéliser un test de flexion 3 points d’une poutre (avec 2 extremums encastrés, la force s’exerce au milieu) sur Abaqus CAE par manipulations dans l’interface ou par Script Python en 4 méthodes différentes (1D, 2D plan, 2D coque, 3D).

• 1D: la poutre est modélisée en 1 dimension comme un fil.
• 2D plan: la poutre est modélisée en 2 dimensions comme un plan.
• 2D coque: la poutre est modélisée en 2 dimensions comme un plan avec une coque au milieu.
• 3D: la poutre est modélisée en 3 dimensions.

Les visualisations de 4 modèles sont faites par les manipulations dans l’interface du logiciel, il est possible de lancer Script Python pour visualiser chaque modèle (Script pour 2D plan est fourni), nous avons essayé pour les autres modèles mais il y a quelques paramètres que nous ne savons pas, donc finalement nous avons manipulé dans l’interface pour 1D, 2D coque et 3D.

[pic 1]

Le test de flexion 3 points

[pic 2]

Schéma simple du test flexion 3 points

Données initiales

• Dimension de la poutre

• Longueur [pic 3]
• Largeur = Hauteur [pic 4]

• Masse volumique du matériau en Aluminium [pic 5]
• Module de Young [pic 6]
• Limite d’élasticité [pic 7]
• Coefficient de Poisson [pic 8]
• Déplacement vertical de la poutre [pic 9]

Ces valeurs numériques entrées dans le système Abaqus sont en unité SI dans notre modélisation.

Résultat

Les principaux paramètres à observer sont le déplacement dans chaque axe et la contrainte subie tout au long de la poutre.

Modes propres (5 modes)

Les “value” indiquées dans la visualisation de modes sont égales à (2πf) ², donc il suffit de noter la fréquence. Le “Deformation Scale Factor” est l’échelle de déformation dans la visualisation.

Le modèle 2D coque simule mieux les différentes modes comme les fréquences pour chaque mode augmentent proportionnellement, comme la figure suivante.

[pic 10]

Dans la représentation du résultat suivante, pour la même paramètre (contrainte ou déplacement), les valeurs maximales où il existe un écart évident avec les autres seront marquées en rouge, nous supposons que ces valeurs signifient le manque de précision du modèle correspondant, il faut les études plus profondes pour trouver la cause de ces écarts.

Contrainte (Stress)

• Von Mises

La contrainte de Von Mises est une évaluation de toutes les contraintes agissant sur une structure mécanique. Cette contrainte équivalente doit être inférieure à la contrainte d'écoulement plastique pour rester dans le domaine élastique du matériau.

On observe que pour les modèles 1D, 2D Coque et 3D, les contraintes de Von Mises atteignent leurs maximums (environs 200 MPa) dans les deux extremums et au milieu, qui sont égales à la limite d’élasticité prédéfinie, c’est cohérent.

• S11 (Sxx)

[pic 11]1D

[pic 12]2D coque

[pic 13]2D Plan

[pic 14]3D

On peut observer que la contrainte suivant la direction x est maximale au milieu où la force s’exerce ainsi que les deux extremums, au niveau de 200 MPa voire plus.

• S22 (Syy)

[pic 15]2D Coque

[pic 16]2D Plan

[pic 17]3D

On observe que la contrainte suivant la direction y est très peu tout au long de la poutre, sauf les deux extremums, la valeur est autour de 50 MPa.

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