Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numérique en Grandes Transformations Thermomécaniques Rapides Olivier Pantalé – 13 Juillet 2005 1.

  • Published on
    03-Apr-2015

  • View
    110

  • Download
    2

Transcript

Page 1 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 1 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal Groupe G 2 TR Equipe CMAO 13 Juillet 2005 Habilitation Diriger des Recherches Institut National Polytechnique de Toulouse Laboratoire Gnie de Production - ENIT Page 2 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 2 Introduction et positionnement Curriculum Vitae Activits denseignement et de recherche Modlisation numrique de la coupe des mtaux Mise en uvre de modles numriques de simulation de la coupe Synthse des difficults de modlisation de la coupe Lois de comportement en Grandes Transformations Formulation mcanique en Grandes Transformations Approche exprimentale Dveloppement du code de calcul DynELA Implmentation numrique et validation du code de calcul Paralllisation du solveur Plateforme Oriente-Objets de dveloppement Intgration de nouveaux algorithmes Dveloppement dapplication spcifiques Conclusions et travaux futurs Sommaire de la prsentation Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 2 Page 3 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 3 Curriculum Vitae Olivier Pantal N le 9 mai 1969 Cahors (Lot) Mari, 1 enfant Grades et titres 1996Doctorat de lUniversit de Bordeaux I 1992DEA de mcanique (Bordeaux I) 1992Diplme dingnieur de Production (ENIT) Position actuelle 1998Matre de Confrences 60 me section lENIT Page 4 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 4 Historique des activits de recherche au LGP 2000200519911995 Thse Dveloppement numrique de DynELA Laboratoire didentification Modlisation numrique de la coupe des mtaux Laboratoire PEARL J. L. Bacaria C. Sattouf I. Nistor L. Menanteau ATER Vacataire MCF section 60 Contractuel Page 5 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 5 Encadrement de travaux de recherche Encadrement de thses de doctorat J. L. Bacaria (13 novembre 2001)30% Un modle comportemental et transitoire pour la coupe des mtaux C. Sattouf (30 juin 2003)40% Caractrisation en dynamique rapide du comportement de matriaux utiliss en aronautique L. Menanteau (25 octobre 2004)50% Dveloppement dun module de prototypage virtuel multi-physique, multi-domaine et multitemps: Application aux convertisseurs de puissance I. Nistor (dbut novembre 2005)30% Identification exprimentale et simulation numrique de lendommagement en dynamique rapide: Application aux structures aronautiques Encadrement de DEA 10 stages de DEA encadrs depuis 1996 Page 6 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 6 Activits administratives Activits lies la recherche Membre de lassociation DYMAT Membre dtach au sein du laboratoire PEARL ALSTOM Responsable du laboratoire didentification dynamique Responsable des moyens de calcul numriques de lquipe CMAO Activits collectives et administratives Membre titulaire du conseil dAdministration de lENIT Responsable de la coordination des enseignements de mcanique Membre de la commission informatique Membre de la commission bibliothque Page 7 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 7 Activits denseignement Cours M2RGrandes Transformations Therm. Rapides12 h 5 me AElments finis de structures21 h 5 me AModule optionnel CMAO9 h 5 me ASystmes Unix6 h 4 me AMachines mcaniques et Turbomachines24 h 4 me AThermodynamique24 h 4 me AMcanique des milieux continus48 h Travaux dirigs 4 me AMachines mcaniques et Turbomachines8 h Travaux pratiques M2RGrandes Transformations Therm. Rapides4 h 5 me AElments finis de structures4 h 4 me AElments finis linaires4 h volumes horaires exprims en heures quivalent TD Page 8 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 8 Objectif des travaux de recherche Proposer un ensemble doutils numriques et exprimentaux intgrs au sein dune plateforme de prototypage virtuel Dvelopper sur le plan exprimental : Une plateforme didentification du comportement de matriaux soumis de fortes sollicitations thermomcaniques. Dvelopper sur le plan numrique : Une plateforme de simulation numrique en Grandes Transformations base sur le code de calcul Orient-Objets DynELA. Positionnement dans le cadre de la modlisation numrique des structures soumises de Grandes Transformations. Page 9 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 9 Modlisation numrique de la coupe des mtaux Mise en uvre de modles numriques de simulation de la coupe Synthse des difficults de modlisation de la coupe Sommaire de la prsentation Introduction et positionnement Curriculum Vitae Activits denseignement et de recherche Page 10 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 10 Modlisation numrique de la coupe des mtaux 2000200519911995 P. Joyot Coupe orthogonale continue O. Pantal Coupe orthogonale et oblique 3D continue J. L. Bacaria Coupe orthogonale et fraisage 3D discontinus Formulation ALE Page 11 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 11 Modles de coupe stationnaires ALE Formalisme ALE tendance Eulrienne Ecoulement de la matire en rgime stationnaire Actualisation des surfaces libres du modle Modlisation de la coupe Page 12 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 12 Coupe orthogonale 2D P. Joyot, R. Rakotomalala, O. Pantal, M. Touratier and N. Hakem A Numerical Simulation of Steady State Metal Cutting Journal for Mechanical Engineers, 212: 331-341, 1998 Influence du frottement Influence de lusure en cratre de loutil Champ de tempratures Champ de contraintes Page 13 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 13 Coupe orthogonale et oblique 3D O. Pantal, R. Rakotomalala and M. Touratier An ALE Three-Dimensional Model of Orthogonal and Oblique Metal Cutting Processes International Journal of Forming Processes, 1 (3): 371-388, 1998 Modlisation tridimensionnelle Premire approche numrique 3D Apports de la 3 me dimension (gonflement latral du copeau) Corrlation temprature / usure de la face de coupe Apports de la coupe oblique / coupe orthogonale Page 14 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 14 Coupe transitoire 2D Modles de coupe stationnaires ALE Formalisme ALE tendance Lagrangienne Critre dendommagement de Johnson-Cook Dtermination exprimentale de la loi dendommagement J.L. Bacaria, O. Dalverny, O. Pantal and R. Rakotomalala Transient Numerical models of metal cutting using the Johnson-Cook's Rupture Criterion International Journal of Forming Processes, 5: 53-70, 2002 Thse de J.L. Bacaria Page 15 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 15 Coupe transitoire 3D Modles de coupe transitoires ALE Formalisme ALE tendance Lagrangienne Modlisation numrique dune opration de fraisage O. Pantal, J. L. Bacaria, O. Dalverny, R. Rakotomalala and S. Caperaa 2D and 3D numerical models of metal cutting with damage effects Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 193 (39-41) : 4383-4399, 2004 r =120 tr/minV c =50 m/s =3 mm =30 n=8 Page 16 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 16 Synthse des difficults lies la SN de la coupe Identifier au plus prs des sollicitations relles Simplicit de mise en uvre des essais Universalit des lois de comportement Dveloppement dune plateforme didentification Approche comportementale chelle msoscopique Grandes Transformations Thermomcaniques rapides Identification des paramtres des lois de comportement O. Pantal, I. Nistor, O. Dalverny, E. Gorce and S. Caperaa Caractrisation du comportement dynamique des matriaux partir dessais dimpact 1 er Sminaire Optimus - ENSAM de Bordeaux, mai 2004 Page 17 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 17 Synthse des difficults lies la SN de la coupe Utilisation de logiciels spcialiss Boites noires non adaptes des travaux de recherche Difficults lies au caractre commercial de ces codes Dveloppement dun code de calcul spcifique Choix dun formalisme GT Modles comportementaux volus Algorithmes de contact volus Calcul parallle et DDM Couplage multi-physique Choix effectif au sein du laboratoire Codes de calcul commerciaux classiques non adapts O. Pantal and S. Caperaa Dveloppement d'un code de calcul explicite en grandes transformations: Application la coupe des mtaux 2 me Sminaire Optimus - ENSAM de Cluny, octobre 2004 Page 18 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 18 Modlisation numrique de la coupe des mtaux Mise en uvre de modles numriques de simulation de la coupe Synthse des difficults de modlisation de la coupe Lois de comportement en Grandes Transformations Formulation mcanique en Grandes Transformations Approche exprimentale dveloppe au laboratoire Sommaire de la prsentation Page 19 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 19 Formulation co-rotationnelle objective Plasticit J 2 crouissage isotrope/cinmatique combin Intgration base sur lutilisation du retour radial Prdiction lastique Correction plastique Formulation hypo-lastique GT Page 20 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 20 Lois dcoulement plastique Lois dcoulement: Zerilli-Armstrong Johnson-Cook Ramberg-Osgood Niveau de vitesse de dformation accessible en fonction du type dessai Thse de C. Sattouf Barres dHopkinson Essais dimpact 5.10 2 s -1 5.10 3 s -1 5.10 6 s -1 5.10 12 s -1 Techniques utilisant des explosifs Page 21 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 21 Integration numrique Retour radial Dcomposition additive des vitesses de dformation Schma implicite dordre 1 Prise en compte de lobjectivit Rotation Finale Instantane n+1 n e Prdiction lastique Correction plastique O. Pantal and S. Caperaa Development of an object-oriented finite element program: application to metal forming and impact simulations Journal of Computational and Applied Mathematics, 168: 341-351, 2004 Page 22 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 22 Dispositif exprimental Tube Chambre de tir (sous vide) Barrire opto- electronique Mesure de vitesse Culasse et rservoir Diamtre du tube = 20 mm Longueur du tube = 1400 mm V max = 350 m/s Pression maxi = 180 bar Masse du projectile = 30 gr Page 23 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 23 Gamme des essais exprimentaux Essai dextrusion rapide Essai de traction dynamique Essai de cisaillement dynamique Essai de Taylor Essai de rupture dynamique Page 24 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 24 Extraction des rponses exprimentales Procd macro-photographique numrique de mesure Extraction automatique des contours dune pice Rsolution: 8 m pour un rapport macro 1:1 (capteur 16x24 mm) Page 25 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 25 Rsultats essais Identification paramtrique Modle Elments Finis Paramtres identifis Rsultats numriques I. Nistor, O. Pantal, S. Caperaa and C. Sattouf Identification of a dynamic viscoplastic flow law using a combined Levenberg-Marquardt and Monte-carlo algorithm VII Complas conference, Barcelona, 2003 Page 26 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 26 Exemple didentification Identification partir de deux essais dynamiques Matriau : 42CrMo4 Loi de Johnson-Cook TestA (Mpa)B (Mpa)nC Taylor8066140.1680.0089 Traction8176990.1570.0088 Essai de Taylor V i = 328 m/s Essai de traction V i = 96 m/s Page 27 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 27 Lois de comportement en Grandes Transformations Formulation mcanique en Grandes Transformations Approche exprimentale Dveloppement du code de calcul DynELA Implmentation numrique et validation du code de calcul Paralllisation du solveur Sommaire de la prsentation Page 28 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 28 Code de calcul DynELA Solveur Elments-Finis : 80.000 lignes de code C++ Interprteur de commande : 10.000 lignes de code C++, Lex et Yacc Post-processeur graphique : 20.000 lignes de code C++ Utilitaires : 45.000 lignes de code C++ 2000200519911995 Dveloppement numrique de DynELA Page 29 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 29 Pourquoi dvelopper un nouveau code de calcul Code Ouvert et Matris de recherche Approche recherche / boite noire Code spcialis dans le domaine de la SN en GT Support pour le dveloppement dalgorithmes spcialiss Formulation mcanique en GT, intgration, XFEM, DDM, Approche informatique, paralllisation, calcul distribu, Evolutions du logiciel et dveloppement la demande Plateforme de dveloppement Oriente-Objets Dclinaison dapplications spcialises Consolidation des connaissances en GT Utilisation didactique dans la formation M2R Support pour le cours de Grandes Transformations Page 30 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 30 Formulation mcanique Formulation Lagrangienne ractualise en Grandes Transformations Intgration explicite -gnralis de Chung-Hulbert (X,t) x rfrence X X x courante Description Lagrangienne Page 31 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 31 Transfert des donnes au sein de la plateforme Fichier source Parser Lex & Yacc Solveur FEM Postprocesseur graphique I/O Ideas Abaqus Fichiers rsultats Sorties ps, pdf, mpeg Extracteur script Page 32 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 32 Interprteur de commandes Ecrit en Lex et Yacc Langage OO proche du C++ Concepts mathmatiques Tests (if, then et else) Boucles (for et while) I/O cout, fopen, fclose et Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 46 Calcul des forces internes (3/5) Utilisation dun vecteur priv pour Fint dans chaque thread Vector Fint; for (int elm = 0; elm < elements.size (); elm++) { Vector FintElm; elements(elm).computeInternalForces (FintElm); Fint.gatherFrom (FintElm, elements(elm)); } // parallel computation #pragma omp parallel { Element* element; int thread = omp_get_thread_num(); while (element = elements.next()) { Vector FintElm; element->computeInternalForces (FintElm); FintLocal[thread].gatherFrom (FintElm, element); } // parallel gather operation #pragma omp parallel for for (int row = 0; row < Fint.rows(); row++) { for (thread = 0; thread < threads; thread++) Fint(row) += FintLocal[thread](row); } Pas de directives critical Page 47 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 47 Calcul des forces internes (4/5) Gestion de la rpartition des lments / processeur // parallel computation #pragma omp parallel { Element* element; int thread = omp_get_thread_num(); while (element = elements.next()) { Vector FintElm; element->computeInternalForces (FintElm); FintLocal[thread].gatherFrom (FintElm, element); } // parallel gather operation #pragma omp parallel for for (int row = 0; row < Fint.rows(); row++) { for (thread = 0; thread < threads; thread++) Fint(row) += FintLocal[thread](row); } // parallel computation #pragma omp parallel { Element* element; Job* job = jobs.getJob(); int thread = jobs.getThreadNum(); while (element = job->next()) { Vector FintElm; element->computeInternalForces (FintElm); FintLocal[thread].gatherFrom (FintElm, element); } // parallel gather operation #pragma omp parallel for for (int row = 0; row < Fint.rows(); row++) { for (thread = 0; thread < threads; thread++) Fint(row) += FintLocal[thread](row); } Page 48 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 48 Equilibrage de la charge des processseurs Variation du temps CPU d la correction plastique Prdiction impossible effectuer Element Job +elements: List +waitingTime: Real +next(): element +waitOthers(): void Jobs +job: Job +wasteOfTime: Real +equilibrate(): void +init(elements:List ): void +getMaxThreads(): int +getJob(): Job +getThreadNum(): int Equilibrage dynamique Cot de lquilibrage minimal Intgration explicite Distribution spatiale lment/processeur quelconque Pas de problme interfacial Traitement temps rel Minimisation des temps dattente des processeurs O. Pantal Parallelization of an object-oriented fem dynamics code: Influence of the strategies on the speedup Advances in Engineering Software, 36 (6):361-373, 2005 Page 49 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 49 - Suppression totale de la directive #pragma omp critical - Equilibrage dynamique - Opration dassemblage optimise Calcul des forces internes (5/5) jobs.init(elements); // list of jobs to do (instance of class Jobs) int threads = jobs.getMaxThreads(); // number of threads Vector Fint = 0.0; // internal force Vector Vector FintLocal[threads]; // local internal force vectors #pragma omp parallel { Element* element; Job* job = jobs.getJob(); // get the job for the thread int thread = jobs.getThreadNum(); // get the thread Id while (element = job->next()) { Vector FintElm; // element force vector element->computeInternalForces (FintElm); FintLocal[thread].gatherFrom (FintElm, element); } job->waitOthers(); // compute waiting time for the thread } // end of parallel region // parallel gather operation #pragma omp parallel for for (int row = 0; row < Fint.rows(); row++) { // assemble local vectors into global internal vector for (thread = 0; thread < threads; thread++) Fint(row) += FintLocal[thread](row); } // end of parallel for loop // equilibrate the sub-domains jobs.equilibrate(); 8.35 Speedup > Ncpu Superlinear Speedup Page 50 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 50 Performances globales de la version parallle 1420 lements quadrilatres 4 noeuds Loi dcoulement: Masse projectile = 44.1 gr Vitesse impact = 80 m/s code max longueurdiamtrepaisseur DynELA0.26050.8410.070.857 Abaqus0.25950.8410.080.856 Page 51 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 51 de 329 411 lments / thread Performances globales de la version parallle Speedup global = 5.61 1 proc8 procSpeedup Time step78.510.67.40 Predictions18.813.71.37 matrices int74.29.18.16 Forces int949.4140.76.74 Explicit sol37.028.01.32 End step5.44.91.10 Total1164.1207.45.61 Gain possible : 40 50 secondes Page 52 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 52 Influence de lobjectivit en GT Cisaillement dun cube en dformations planes Solver::setRFI(Boolean) Comportement lastique: 1 m e =10 m Jaumann Lie Avec objectivit Sans objectivit Page 53 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 53 Utilisation pdagogique de DynELA Mise en vidence du vrouillage volumique Intgration rduite slective (-1,-1)(+1,-1) (+1,+1)(-1,+1) Point d'intgration Point de sous-intgration g1g2 g3g4 y r g1g2 g3 g4 Solver::setUnderIntegratePressure(Boolean) Vrouillage volumique Page 54 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 54 Dveloppement du code de calcul DynELA Implmentation numrique et validation du code de calcul Paralllisation du solveur Plateforme Oriente-Objets de dveloppement Intgration de nouveaux algorithmes Dveloppement dapplication spcifiques Sommaire de la prsentation Page 55 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 55 Plateforme de dveloppement Oriente-Objets But des travaux Utiliser les librairies de DynELA comme plateforme de dveloppement Dvelopper et tester de nouvelles approches Dcomposition multi-domaine et multi-temps Approche multi-physique Formulation X-FEM Capitaliser les dveloppements raliss dans DynELA Besoins Plateforme de dveloppement stabilise Approche Oriente-Objets Dveloppements en quipe Moyens annexes Outils de dveloppement en quipe (cvs, support Web, forum, ) Page 56 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 56 Collaboration avec le laboratoire PEARL Moteur Approche multi-physique - Electrique (passive et active) - Thermique (conduction et convection) - Mcanique (thermo-lasticit) Multi-physique Multi-domaine Muti-pas de temps Solveur MulphyDo Thse de L. Menanteau L. Menanteau, O. Pantal and S. Caperaa A multigrid method for the thermomechanical behaviour simulation applicated to power electronics converter VII Complas conference, Barcelona, 2003 Page 57 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 57 Dcomposition en sous-domaines (1/2) Dcomposition du domaine de calcul Domaine de calcul Sous-domaine 1Sous-domaine 2 Interface Rsolution du problme interfacial Rsolution des sous-problmes locaux Paralllisation Construction du problme interfacial + Interface L. Menanteau, O. Pantal and S. Caperaa A coupled electro-thermo-mechanical FEM code for large scale problems including multi-domain and multiple time-step aspects Coupled Problems 2005 Santorini Island, 25-28 mai 2005 Page 58 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 58 Dcomposition en sous-domaines (2/2) Rsolution sur les sous-domaines non flottant flottant Problme interfacial Page 59 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 59 Validation de MulPhyDo Validation du solveur mcanique multi-domaine Intgration implicite de Newmark MulPhyDo : =0.5 et =0.25 Abaqus 6.3: =0.55 et =0.276 Dimensions: 10 x 1 x 1 m F = 2.205 10 6 N E = 10 9 Pa = 0,25 t F 0 0.001 s 0.002 s 8 sous-domaines Page 60 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 60 Application aux convertisseurs de puissance DBC suprieur Connecteurs Puce silicium 1 2 3 4 L. Menanteau, O. Pantal and S. Caperaa A methodology for large scale Finite Element models including multi-physics, multi-domain and multi-timestep aspects submitted to Finite Element in Analysis and Design Page 61 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 61 Modlisation numrique de la fissuration Approche X-FEM Utilisation de fonctions enrichies de type Heaviside Modlisation numrique de la fissuration intra lments Pas de remaillage de la structure Thse de I. Nistor ddl classiques ddl enrichis Page 62 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 62 Critre de propagation de fissure Critres de propagation de la fissure Indpendance / au maillage de la pice Critre identifi partir dessais exprimentaux Modle de cohsion Lvres de la fissure Zone endommage Zone vierge discontinuit de dplacement contrainte de cohsion GFGF crit max I. Nistor, O. Pantal and S. Caperaa Numerical implementation of the extended finite element method for dynamic crack analysis submitted to Computers and Structures Page 63 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 63 Etude stationnaire en mode I I. Nistor, O. Pantal, and S. Caperaa. Numerical implementation of the extended finite element method for dynamic crack analysis. In VIII international Conference on Computational Plasticity, Barcelona, 2005 Page 64 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 64 Essai dimpact dynamique Approche exprimentale Modlisation X-FEM Propagation de fissure dynamique V i = 67 m/s Page 65 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 65 Application la mise en forme Fdration des connaissances sur la mise en forme des tles minces dans une plateforme de prototypage virtuel Identification des lois de comportement Dtermination des lois dendommagement Modlisation numrique du processus demboutissage Validation sur exemple industriel (SPRIA) Thse de F. Abbassi Thse en cotutelle avec lESSTT Endommagement des structures lors du processus de mise en forme par emboutissage Tenue structurelle pour des sollicitations dynamiques (Airbag) Page 66 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 66 Plateforme Oriente-Objets de dveloppement Intgration de nouveaux algorithmes Dveloppement dapplication spcifiques Sommaire de la prsentation Conclusions et travaux futurs Page 67 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 67 Travaux raliss Cration du groupe de travail G2TR au sein de lquipe CMAO Contributions dans le domaine de la SN en GT Activits lies la SN de la coupe des mtaux (1991-2001) Modles numriques de coupe 2D, 3D en tournage et fraisage Mise en uvre du laboratoire didentification ICMS-G2TR Procdure didentification numrique Dveloppement dessais spcifiques Dveloppement du code de calcul DynELA Intgration et dveloppement dalgorithmes spcifiques Plateforme de dveloppement numrique OO en C++ Diffusion du code de calcul sous forme de Live CD Page 68 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 68 Production scientifique Travaux scientifiques Encadrement doctoral Articles Communications DEAThses avec actessans actes 9185104 241 Page 69 Plateforme de Prototypage Virtuel pour la Simulation Numrique en Grandes Transformations Thermomcaniques Rapides Olivier Pantal 13 Juillet 2005 69 Principales perspectives de travaux Amlioration de lapproche exprimentale Dveloppement de nouveaux essais exprimentaux Dveloppement de nouvelles procdures didentification Dveloppement du code de calcul DynELA Dveloppement de nouveaux algorithmes Dveloppement des aspects contact et comportement volumique Travaux complmentaires concernant la paralllisation du code Dveloppement dapplicatifs ddis (MulPhyDo v.2.0) Diffusion du code de calcul DynELA et de ses applicatifs Distribution du code de DynELA et des produits drivs Dveloppement de collaborations avec des laboratoires externes Mise en place dun support technique et dun serveur web

Recommended

View more >