Première fois sur ce site, donc j'espère ne pas me tromper d'endroit pour poser ma question. Je prend dans un premier temps la température pour savoir si je peux me permettre de vous demander de l'aide sur le sujet ci dessou. Si c'est le cas, je mettrais plus d'informations bien évidement.
Voilà mon problème : je souhaite simuler un cas de charge sur une structure metallique, et je n'ai encore jamais utilisé l'atelier Generative structural analysis...
(Pour information, la structure en question est un rack de stockage à deux niveau - avec 4 espaces de rangement-, et chaque étage doit pouvoir supporter 500kg) soit au total 2 tonnes.
J'ai regardé pas mal de tutoriels, et je pense ne pas m'être trompée dans les parametres.
MAIS.... j'ai un peu de mal à interpreter les résultats. Au niveau des déplacements au noeuds, ça semble correct, mais concernant la contrainte de Von Mises, rien n'est moins sur... Du coup j'ai peur d'avoir surdimentionné la structure... ou l'inverse.
Je début en RDM. Soyez indulgent s'il vous plait ^^
Je ne demande pas à ce que quelqu'un fasse le travail à ma place, je veux simplement avoir quelques conseils concernant mes résultats et me dire si je dépasse les limites élastiques de mon materiaux, si la structure va subir une déformation, etc...
Maintenant si tu veux qu'on commente tes résultats, il faut nous donner : - les données d'entrées (charges, conditions aux limites, etc) - tes résultats.
A priori, je dirais que si le déplacement est bon, les contraintes le sont aussi (les 2 sont quand même liés intimement).
Comme dit dans mon premier message, je débute, et autodidacte sur Catia, j'espère que j'arriverai à vous fournir les informations necessaires.
Le rack doit pouvoir supporter un poids total de 2000kg (500kg par plateau).
Je mets la photo du rack pour que vous puissiez mieux comprendre de quoi il s'agit.
La structure est en acier. J'ai vu que la limite élastique pour l'acier est située entre 255 et 355Mpa. Si j'ai bien compris, cette limite dépassée, le matériau subira une déformation irréverssible (je pars de loin ^^)
En voulant aléger la structure, j'ai l'impression que le déplacement aux noeuds s'est accentué :
J'obtiens une translation au noeuds Max de 0.644mm (est-ce admissible ? ça me parait bcp)
Et le critère de Von Mises le plus critique est de 2.39e07 Nm² (C'est là que je m'inquiète... ça me semble inquiétant non ?)
--> autre question (désolée si mes questions paraissent stupides) : pourquoi la valeur du critère de VM augmente plus on afine le maillage ?
Première remarque, ton cas d'étude semble avoir plusieurs plan de symétrie. tu pourrais étudier un quart du modèle en faisant des hypothèse de simplification. ce qui te permettrait de gagner autant de temps sur les calcul ;)
Pour la limite élastique de l'acier cela dépend de ce que tu veux utiliser, 235, 355 480 Mpa...
Passé la limite élastique, tu passes dans le domaine plastique = les déformations sont permanentes.
Pour ta valeur de contrainte qui augmente avec le maillage, ça semble caractéristique d'une singularité. (lié à un encastrement ou un angle vif ou un mauvais maillage) plus tu vas affiner ton maillage, plus ta contrainte va tendre vers l'infinis. Mais cette contrainte n'est pas réelle puisqu'elle correspond à une erreur de modélisation. Parfois il est impossible de ce passer de cette erreur pour avoir un modèle cohérent. il faut juste apprendre à repérer ces singularité.
Effectivement, il y a des plans de symétrie, je n'ai pas eu le réflexe de simplifier ! merci
Concernant la contrainte qui augmente avec le maillage, je n'arrive pas à comprendre (enfin je comprends bien ce que vous m'avez expliqué, c'était très clair) mais... j'ai fait une modélisation la plus simple possible : un tube 50x50x2mm extrudé à 100mm, et encastré à une de ses extrémités)
J'ai appliqué ensuite une force distribuée sur l'arrête au bout de ce tube, en lui appliquant une force plus que petite : -1N
--> là encore je me retrouve avec une contrainte VM qui me parait énorme comparé à cette situation. Je dois probablement avoir un problème non ? (1,11e04 Nm²) --> si je compare à la limite élastique de l'acier... ça voudrait dire qu'il se déforme. Comment celà est il possible ? J'ai du forcément me tromper, car dans ce cas là, je ne pense pas que ce soit du à une singularité dans le maillage, ou une erreur de modélisation.
Ps : je connais à peut près la modélisation volumique sous catia (surfacique c'est une autre histoire ^^), je suis surtout novice dans la RDM :)
en ce qui concerne la singularité, Catia n'est pas un très bon mailleur par défaut, je veux dire par là qu'il risque de créer des éléments distordus ou de très petite taille comparée aux autres, ce qui peut créer des surcontraintes locales. Mais effectivement ces contraintes ne sont pas "physiques" et on peut les ignorer si elles ne sont pas dans une zone critique. ou alors il faut retravailler la zone pour avoir un maillage de meilleure qualité.
pour le post traitement des contraintes, ta structure ne se déforme pas énormément et la limite élastique n'est pas dépassée. Si la limite élastique du matériau est de 255 à 355 MPa, la contrainte calculée est de 2.39e07N/m²=23.9MPa donc elle est bien en-dessous de la limite.
Alors autant pour moi... je me suis plantée dans les unités (je croyais que j'étais en N/mm²) et en fait non, je suis en N/m²
Ce qui du coup, pour mon exemple simple (tube 50x50x2mm, longueur 100mm, force de 1N) --> ma contrainte de von mises me parait beaucoup plus logique ^^
Donc au final, en oubliant ce problème d'unité, j'obtiens une contrainte Von Mises maximale de 7,66e06 N/m² --> soit si je ne me trompe pas : 7,6Mpa
En partant du principe que la contrainte élastique de mon matériaux (acier) se trouve entre 255 et 355Mpa, est ce qu'on peut dire qu'il n'y aura pas de déformation ? Et que la structure ne se déformera pas ?
Sans méchanceté, avant de faire de la simulation, il faudrait déjà maitriser les bases de la rdm.
Quand vous écrivez : "j'obtiens une contrainte Von Mises maximale de 7,66e06 N/m² --> soit si je ne me trompe pas : 7,6MPa. En partant du principe que la contrainte élastique de mon matériaux (acier) se trouve entre 255 et 355MPa, est ce qu'on peut dire qu'il n'y aura pas de déformation ? Et que la structure ne se déformera pas ?"
S'il y a contrainte, il y a déformation. La question est de savoir si cette déformée (aussi minime soit-elle) pose porpblème ou non par rapport à l'application. Dans votre cas (rack de stockage), on peut facilement admettre des déformations crées par une contrainte correspondant à 80% de la limite élastique. Pour une application de précision (genre support de laser pour Tokamak), une déformation de qq. dizièmes de mm sera pénalisante.
Etant donné que c'est la première fois que je dimensionne une structure métallique, ça m'arrangerait énormément que vous me donniez votre avis histoire que je me plante pas trop.
J'ai pris note de tous les conseils que vous m'avez donnés. Mais je ne suis pas sure de moi. Vous trouverez en pièce jointe un dossier contenant mon rack et l'analyse.
Est-ce qu'une âme charitable pourrait me dire si les paramètres que j'ai mis sont bons pour que je puisse exploiter les résultats ?
Pour la taille du maillage j'ai mis 15mm
Flèche : 2mm (mais j'avoue que j'ai fait ça un peu au hazard)
Forces distribuées etages supérieurs : j'ai choisi de les appliquer sur les arrêtes extérieures, car pour moi c'est la simulation du cas de charge le plus critique
Forces distribuées étages inférieurs : je l'ai appliqué sur surfaces d'appui (c'est à dire sur le 2 x 3 tubes)
Encastrement au niveau des 4 platines
J'obtiens :
Von Mises max : 6.55e07 Nm²
Déplacement aux noeuds max : 0,58mm
Ce qui m'inquiète c'est que même si je double mes forces appliquées (en passant de 5 000N à 10 000N, soit 4T au total, la limite d'élasticité n'est toujours pas dépassée... pourtant mon rack n'est pas non plus un char d'assaut... c'est étrange non ?)
C'est pour ça que je viens vers vous :)
Autre question : j'ai vu qu'il fallait que tous les corps de pièces soient assemblés au corps principal pour pouvoir simuler le cas de charge. Du coup dans mon part j'ai tout assemblé avec une opération booléenne. Cela suffit-il pour simuler les soudures ? Est ce que c'est la bonne solution ?
J'ai hésité avant de m'inscrire sur ce site, justement pour pas me retrouver avec des questions idiotes à poser. Mais je ne regrette pas, j'apprends au fur et à mesure. Je ne prends pas mal votre commentaire, loin de là, toutes vos réponses sont pour moi constructives.
Je me suis effectivement mal exprimée, je voulais plutot dire "déformation irréverssible", si ça se dit bien sur... le genre de déformation qui n'est pas acceptable.
C'est vrai que pour mon application, je peux accepter une certaine déformation puisque comme vous l'avez dit, je ne suis pas dans une application de précision, où je comprends que là, ça prend toute son importance.
C'est justement grâce à ce type d'étude que l'on détermine si une conception est valide ou pas.
Ce type de structure demande quand même un coefficient de sécurité et ne doit pas être fait au plus juste.
Il me semble que le CS pour ce type de structure est de 4 (à confirmer par les textes normatifs ).
Les soudures doivent êtres prises en compte. La résistance est moindre dans la ZAT. Je ne connais pas Catia mais vu l'usine à gaz, il doit bien y avoir de quoi le faire.
Pour la déformation, vérifiez juste qu'elle ne soit pas trop importante sous charge. (se baser sur un ration déformation /longueur par exemple)
Effectivement cela semble surdimensionné. Mais j'ai plusieurs remarques sur des choses que tu ne peux pas savoir étant débutant en Rdm et sur Catia GSA:
1) Ta structure est faite en tubes minces et les longueurs des barres sont grandes par rapport à leur section, il faut donc utiliser des éléments coques 2D ou des éléments 1D. Tes éléments tétraèdriques sont ici très gros donc très écrasés et je ne me fierais pas trop aux valeurs qui en ressortent. Il faudrait alors extraire la peau de chaque barre puis la décaler pour en faire une fibre neutre. Ces nouvelles peaux seraient alors maillées en quadrangles et affublés d'une épaisseur (celle de la tôle). Cela veut dire qu'il faut tout dessassembler d'abord. C'est la méthode la plus light sinon, il faut partir d'une product pour considèrer chaque corps de pièce principal.
2) Pour une structure tubulaire, le plus important est la tenue au flambage. J'ai ajouté un cas de flambage sur ton modèle et la bonne nouvelle est que cela se passe bien pour les premiers modes, donc pas de soucis mais il faudrait vérifier avec un maillage coque.
3) Pour la question de la tenue des soudures: Catia te permet de modéliser des soudures (par point, par cordon,...). Cela fabrique localement des petits réseaux de rigides noeud à noeud à l'endroit de la soudure mais il est, comme dans les autres softs de calcul, hors de question de post traiter à ce niveau car même dans l'hypothèse où le soft te donne une valeur juste ce qui est discutable, physiquement la matière (métalurgie) n'a rien à voir avec ce quelle est 1 cm plus loin. Dans ton cas, je referais le calcul avec des coques et des collages surfaciques (entre les maillages coque) là où les tubes se recouvrent (en faisant des paire de contact soudé) et si la contrainte est assez basse vis à vis du Re, je ne me poserait pas de question. Dans le cas contraire, j'ajouterais un gousset.
4) Dois tu, le cas échéant soulever l'ensemble chargé avec un charriot élévateur ?
5) Est-ce le chargement le plus contraignant ? Pas seulement en valeur absolue mais en répartition. Position du centre de gravité par rapport aux appuis (stabilité).
PS: Dans ton archive (*.rar), ne met pas les résultats de calcul. C'est très rapide à recalculer à partir de l'analysis et de la part et ça prend moins de temps à télécharger.
Je suis en R21 donc je ne peux pas te redonner le modèle avec des modifs.
Désolé de faire mon rabat joie mais AVANT de faire des calculs par éléments finis il faut APPRENDRE la RDM.
Quand je vois des unités de contraintes en "Nm²" et des phrases comme "7,66e06 N/m² --> soit si je ne me trompe pas : 7,6Mpa" j'ai vraiment trés trés peur.
Les outils d'anayses par éléments finis ne doivent être utilisés que par des personnes qui connaissent vraiment la RDM sinon c'est vraiment trop risqués. Ce n'est pas parce que le modèle est vert ou rouge que ta conception est bonne.
En voyant les erreurs et approximation dans ce que tu écris il est clair que tu n'a aucune notions de RDM (ou alors c'est vraiment trop lointain).
Et si tu ne connais pas les bases, tu ne te poseras pas les bonnes questions de bases en calcul par élément finis : comment est ce que ma pièce est fixée et comment est ce que les charges sont appliquées. La meilleure modélistaion du monde avec des hypothèses de chargement et de fixation iirréalistes te sortirra des résultats faux. L'abus de l'encastrement améne par exemple rapidement à des modèles trop légers (si tu considères tes 4 pieds encastrés tu limite grandement les déformations / contraintes de ton modèle et les éventuels risques de flambement).
En conclusion faire des calculs par éléments finis ça ne s'improvise pas mais ça s'apprend (et si possible pas tout seul dans son coin mais avec un vrai module de cours). Une simple formation de 3 jours chez ton revendeur ne suffit pas : lui t'apprend à te servir du logiciel, pas à faire de la RDM.
J'aurai pour ma part un avis presque contraire à Froussel même si dans un sens il a raison en disant qu'il est très hasardeux de prédire un comportement physique à partir d'un soft surtout si l'on y connait pas grand chose (à la physique et au soft).
Ici, Fany adopte la bonne démarche. Celle de se confier à nous à travers ce forum justement pour éviter de se planter. Lui dire de laisser tomber car il est ignorant est décourageant et non-constructif.
Pour avoir pris le temps de regarder son modèle, j'y vois deux choses:
1) Fany est allé loin (au delà de ses compétences) et on peut le féliciter pour son courrage. 2) Même si le maillage est inadapté et que les conditions limites sont discutables (ce qui est perfectible), sa structure semble bien surdimensionnée avec des contraintes très faibles (oui de l'ordre de 20MPa).
Donc, Ce que tu dis est juste dans l'absolu mais dans le cas de la structure de Fany, on ne se trouve pas dans la sensibilité à tenter une optimisation de coût ou de masse en prenant un risque sur la tenue.
Rapelons nous enfin qu'il n'y a pas si longtemps que cela (et c'est encore vrai dans bien des cas) des objets métalliques ont été créés sans "boule de cristal numérique" avec certes un surdimensionnement mais sans catastrophe non plus. A l'inverse, certaines structures ont demandé de gros moyens humains et numériques et ne tiennent pas debout pour autant.
Donc, Fany, si tu n'as pas de contrainte sur la masse ou sur le prix, je pense que lancer la chose en l'état n'est pas déconnant. Tu (vous) feras (ferez) bien gaffe en chargeant la première fois. Je rapelle aussi que les encastrement des pièces soudées entre elles doivent se faire dans l'art de la chaudronnerie (consulter les gens du métier). Au besoin ajouter des goussets.
