Question abaqus : modélisation de l'effort produit par une vis

[invitecf278b5d]

Bonjour à tous,

Je me présente, je suis étudiant en école d'ingénieur généraliste mais je suis a priori parti pour me spécialiser dans l'aéronautique (partie méca flu, méca solide, OK c'est encore très vague ).
Je suis actuellement en stage de fin de deuxième année au sein d'une PME qui fabrique des composants électroniques complexes pour l'aviation et voici ma mission : modéliser un de ces composants et faire des études vibratoires dans le but de le caractériser (en déterminant les modes propres notamment) en utilisant le logiciel Abaqus (j'ai la version 6.10).
Je rencontre de nombreux problèmes pour cela (je ne suis absolument pas à la base un expert dans l'utilisation de ce logiciel) et personne ne sait l'utiliser dans l'entreprise puisque si je parviens à mener à bien ma mission, cela leur servira de "modèle" pour l'avenir et les futurs composants qu'ils fabriqueront.
Je m'adresse donc en particulier aux utilisateurs d'abaqus (s'il y en a) mais toute suggestion est la bienvenue !

J'ai commencé par importer les différentes pièces sur abaqus (elles ont été modélisées sur catia) et je les ai assemblé ce qui fait tout de même pas loin de 150 pièces en ayant simplifié par endroit la structure du composant ...
Je rencontre maintenant le problème suivant (et qui n'est malheureusement pas le seul, je le crains ) : je ne sais pas comment modéliser l'effort produit par une vis sachant que ce ne sont pas forcément les mêmes et donc l'effort exercé n'est pas le même ...
J'ai recherché différentes solutions via forum, tutos mais sans trouver de solutions.
Déjà avant toute chose, y a-t-il besoin de modéliser la vis pour introduire cet effort ou est-ce que les deux surfaces en contact avec les trous coaxiaux suffisent ? (Je demande ça car il me semble qu'il n'y a pas besoin de la vis sur catia pour cela et puisque les deux logiciels sont produits par Dassault Systèmes ...).

Ensuite, voilà les différentes "solutions" que j'ai trouvées lors de mes recherches : est-il possible de modéliser cet effort dans le module interaction avec des "fasteners" ou alors avec des "constraint coupling" ? Ou alors est-ce dans le module "load" avec l'option "bolt load" ? (Et dans ce cas, bien entendu, j'aurai besoin de modéliser la vis).
J'ai essayé d'utiliser ces différentes options sur un modèle simple (deux plaques liées par une vis) mais je ne sais pas interpréter les résultats obtenus (quand j'en obtiens car je vous avoue que j'ai également du mal à saisir comment fonctionne et "s'accorde" les différentes "step" avec les load et BCs ce qui fait parfois échouer mes "job") et je vous avoue également que je ne comprends pas toujours comment ces différentes options fonctionnent (mon niveau d'anglais est plutôt correct mais pas au point de saisir toutes les subtilités fournies dans les manuels).

Enfin bref, je vous ai exposé mon soucis actuel (sur lequel je galère depuis déjà pas mal de temps, trop longtemps en tout cas pour un stage censé durer deux mois).
Merci à tous ceux qui tenteront d'y répondre (et donc qui auront lu mon long post ! ) sachant que comme je vous l'ai dit, je ne suis pas spécialisé dans la mécanique du solide et ai donc des connaissances limitées dans ce domaine (mais pas totalement nulles non plus ^^).
Et bien entendu, n’hésitez pas à me demander des informations si je n'ai pas été assez précis.

hfl33
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[Jaunin]

Bonjour, Hfl33,
Il est très difficile de prendre la main sur ce genre de logiciel sans une première formation.

Si vous avez la version d'Abaqus vous devriez avoir de l'aide officiel du fabricant.

Maintenant je n'ai pas bien compris ce que vous cherchez à démontrer sur vos vis, l'effort sur les filets sur sa section, en assemblage avec d'autres pièces ?

Le calcul des vis dans ces logiciel est toujours un peu délicat.

Auriez vous un croquis de votre problème, éventuellement une vue de Catia ou Abaqus.

Avez vous faits une recherche généralisée sur Abaqus sur FS, en haut la page FS sur la bande bleue foncée il y à plusieurs discussion avec des adresses.

Cordialement.
Jaunin__

http://abaqusdoc.ucalgary.ca/

http://forums.futura-sciences.com/te...s-jointes.html

http://moodle.insa-toulouse.fr/course/view.php?id=159

[invite234c9332]

Bonjour,
Je suis plutôt utilisateur de Nastran, j'ai fait une formation d'une semaine sur abaqus il y a plusieurs années. Donc je ne pourrais pas débeuguer ou t'orienter vers les fonctions du logiciel.

Je ne sais pas quel détail de mode propre tu cherches mais la précontrainte dans les fixations ne devrai pas être l'élément principal de tes premiers modes propres.
Je penses qu'il te faut procéder pas à pas pour éviter ou comprendre les problématiques de convergences de calcul.
Dans un premier temps modélise ton système sans contact, sans précontraintes. Pour les fixations tu peux utiliser des éléments rigides ou des éléments type "ressort" pour gérer les rigidités (type huth par exemple).
Si les fréquences sont critiques tu peux intégrer le contact entre les pièces (si abaqus le gère en analyse modale).
Les contacts feront beaucoup plus dans la fréquence que la pré contrainte des fixations.

Si tu veux absolument intégrer la pré contrainte il y a une formule qui te permet de déterminer l'effort en fonction du couple de serrage, du type de filet et du coef de frottement.
Sinon en aéronautique, en structure, on considère une pré contrainte suivant le type de fix à 30% ou 50% de la rupture (mais c'est pour des assemblages de structure pas forcement de systèmes).

A+

[invitecf278b5d]

Re Bonjour,

Tout d’abord, merci pour vos réponses rapides.

Vous trouverez ci-joint deux screenshot du composant à étudier (et que j'ai donc déjà simplifié mais qui reste tout de même relativement compliqué comme je vous le disais) et je vais me servir du troisième pour mieux illustrer mon problème : il représente deux plaques qui sont fixées par quatre vis (ce sot des vis à Tête Fraisée Torx M3x10 ici) et je voulais savoir comment modéliser au mieux les efforts exercés par ces vis qui maintiennent les deux plaques « collées ».

Merci pour vos liens Jaunin, je les avais déjà consultés sans trouver la solution à mon problème (ou alors elle n’était pas assez détaillée pour que je la remarque).
J’avais également déjà regardé les différentes discussions à propos d’Abaqus sur FS mais il ne me semble pas en avoir vu qui résoudrait mon problème.
Je reviens d’ailleurs sur ce que j’avais dit par rapport aux « fasterners » qui pourraient représenter les vis, c’est ce qui est dit dans un de vos liens Jaunin (moodle.insa-toulouse que j'avais donc déjà consulté) mais après avoir regardé un tuto, il s’avère que l’on ne peut pas renseigner de valeurs numériques quant aux efforts exercés et donc cela ne conviendrait pas a priori.

Merci également pour votre réponse bebert3131, déterminer les fréquences propres des premiers modes seraient déjà une réussite pour moi .
Vous me conseillez donc de ne pas m’embêter avec cela et de définir ces fixations en utilisant des éléments rigides, si j’utilise des ressorts pour cela, il faudra qu’ils soient de sorte que les plaques restent « collées » et donc avec une constante de raideur élevée si l’on considère une relation linéaire, je me trompe ? (Si c’est bien comme cela qu’on définit les ressorts sous Abaqus bien entendu, sinon je me renseignerai).
Par contre je ne comprends pas comment je ne pourrais pas définir les contacts entre les différentes pièces pour effectuer l’analyse … cela signifie que spécifier les propriétés des différentes pièces suffiraient pour une première approche ?

Encore merci.

hfl33

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite234c9332]

En effet ton modèle est complexe.
As tu maillé l'ensemble du modèle ?

Sur un projet aussi ambitieux pour un stage de deux mois, il ne faut pas te focaliser sur les contacts et le pré-tensions des fixations.
Maille les pièces "structurales" les pièces non structurales sont souvent remplacées par des éléments 1 dimension placés au centre de gravité avec la masse de l'équipement appliquée.
Je te conseille de faire l'ensemble des fixations en élément rigide bloquant les 3 translations.

Une fois que tu aura des résultats tu pourra analysé les modes et éventuellement intégrer ces contacts entre certaine pièce (si le mode résulte de l’interaction entre des pièces).

[Jaunin]

Vous n'avez pas accès à un menu spécialisé pour la visserie avec précontrainte par exemple comme celui-ci :

https://www.ptcusercommunity.com/message/223223#223223

[Jaunin]

Je vous envoi en MP deux fichiers en PDF sur ABAQUS.

[invitecf278b5d]

Bonjour,

Merci pour vos réponses.

Oui je peux mailler l'ensemble du modèle (je ne l'ai pas encore fait puisque cette étape n'est pas encore nécessaire tant que je n'aurais pas avancé) mais c'est vrai que le maillage sera alors extrêmement complexe et rendra les calculs sans doute très longs ... Qu'appelez-vous pièces non structurales, bebert3131 ? Est-ce que ce sont les "petites" pièces (type charnière par exemple) ou suis-je à côté ? Cela me paraît effectivement logique de les ramener comme vous dites à une masse placée au centre de gravité même si je ne vois pas exactement comment faire pour l'instant (mais il me semble avoir vu des tutos l'expliquant).
Je pense faire comme vous dites pour les fixations cependant, même si cela simplifie mon problème, la tâche n'en reste pas moins conséquente vu le nombre de fixation du composant (d'autant plus qu'il me reste maintenant moins d'un mois).

Merci pour vos liens Jaunin, je vais les étudier et non, il ne me semble (malheureusement) pas qu'il existe un tel menu sous abaqus ou alors je ne l'ai pas trouvé.

Encore merci.

hfl33

[invite234c9332]

Bonjour,

éléments non structuraux :
sur la photo n°2 on voit pas mal de petits équipements et un ventillo avec une grille qui n'est peu être pas en metal.
L'ensemble de ces équipements ne vont compter sur la rigidité globale.
Par contre leur masse peu compté. Dans ces cas sur nastran il existe des éléments 1D soit un point sur lequel on peut intégrer une propriété de masse.
Cet élément doit être relié aux fixations de l'équipement par un élément rigide.

Projet :
Sur abaqus il me semble que tu prépares tout le modèle et le maillage ce fait à la fin ?
Il faut te poser les bonnes question :
- pour un type d'analye (modal) : comment doit être fait mon modèle --> important K et M donc une représentativité en raideur et masse.
tu doit prévoir un bilan masse pour recaler la masse de tes pièces par rapport à leur masse réelle.

- pour un type d'analyse : quelle modélisation est supportée par le logiciel : certain artifice (représentatif ou non ex: pré tension fix, contacts, éléments ressorts, offsets,....) ne sont pas forcement supportée pour tous les types d'analyses du logiciel.

Pour te faire gagner du temps sur ton projet, désolé je ne connait pas assez ce logiciel.
Mais voir entre MEF 2D ou MEF 3D quel est le plus rapide à réaliser.

bon courage

[invitecf278b5d]

Bonjour,

Excusez moi pour la réponse tardive et encore merci pour vos réponses.
Mon maître de stage a finalement trouvé un peu de temps pour faire un point avec moi et voici ce que je vais tenter de faire.
Nous allons en effet considérer de nombreux éléments par des points et leur attribuer une masse ce qui simplifiera grandement le maillage et donc diminuera le temps de calcul (donc merci du conseil bebert3131).
Pour ce qui est des vis, je vais contraindre les différents surfaces normalement vissées suivant les trois degrés de translation et également suivant les degrés de rotation mis à part celui correspondant à l'axe de la vis.
Donc ... je croise les doigts pour que cela marche sans toutefois être trop approximatif (même s'il y a des chances au vu des hypothèses).

Encore merci.

hfl33

[Jaunin]

Bonjour,
Pour contraindre les vis on peut aussi prévoir une élévation de température autour de ces dernières pour prévoir une force de précontrainte.
Cordialement.
Jaunin__

http://forums.futura-sciences.com/ph...-traction.html

[invitecf278b5d]

Bonjour à tous,

Je reviens encore une fois vers vous par rapport à mon sujet.

J'ai donc avancé pour ce qui était des interactions à définir en contraignant entre elles les parties "intérieures" ( qui sont circulaires) des surfaces et qui sont normalement en contact avec la vis (que je ne modélise pas ici).

J'ai également défini les propriétés des différentes pièces sachant que la plupart sont en aluminium, le maillage des différentes pièces, les conditions limites (encastrement de certaines pièces) pour déterminer les fréquences propres (on va uniquement s'intéresser à la détermination de la première au fait). j'ai également défini un type de contact "general contact" entre toutes les surfaces extérieures du composant en prenant les caractéristiques d'un contact entre deux surfaces faites d'aluminium pour simplifier le problème (et donc avec un coefficient de friction compris entre 1.05 et 1.35 d'après les recherches que j'ai effectué sur différents sites, j'ai pris une valeur arbitraire de 1.1).
Donc tout d'abord, si vous avez des remarques concernant ceci ,elles sont les bienvenues =)

J'ai maintenant un soucis concernant les unités à utiliser sur abaqus : en effet, les pièces sont de l'ordre du minimètre et lorsque je regarde les unités correspondantes sur internet (notamment pour renseigner les masses des point mass que j'ai créées et la densité des matériaux) je trouve deux cas possibles que vous trouverez en pièce jointe : les masses peuvent être définies en gramme et dans ce cas la densité "serait" (par rapport à la masse volumique) en g/mm^3 ? Ou alors elles sont définies en tonne et dans ce cas la densité en Tonne/mm^3 ?
Voilà, si vous savez comment cela fonctionne, merci de m'éclairer à ce sujet =)

hfl33

[le_STI]

C'est écrit en gros sur les deux documents que tu as joint : c'est à toi de définir les unités qui te conviennent.

Je ne vois pas où est le point bloquant pour toi?

[invitecf278b5d]

Merci pour votre réponse,

J'ai bien compris cela mais je ne sais pas comment choisir entre les grammes et les tonnes, pourquoi l'un plutôt que l'autre puisque les deux conviennent a priori pour l'unité de longueur mm ? Je ne sais pas sur quels critères me baser pour choisir ou si cela n'a pas d'importance.
Que me conseillez-vous de renseigner comme masse pour un "point mass" de 0.3 kg par exemple : 3x10^(-4) ou 300 ?
C'est peut-être un question bête mais je ne trouve pas la solution (peut-être à cause de mon manque d'expérience sur ce type de logiciel).

hfl33

[Jaunin]

Moi, je travaille toujours en SI (mm) pour avoir des unités cohérentes avec les caractéristiques de la matière sinon vos résultats vont vous paraître bizarre et vous n'aurez pas de "ressenti" de vos résultats.

[invitecf278b5d]

Re Bonjour,

Merci pour votre réponse Jaunin.
D'après la première photo (unité abaqus 1) vous me conseillez donc d'utiliser la tonne pour les masses, les MPa pour le module d'Young (entre autre) et la tonne par mm cube pour la densité si je comprends bien.

Encore merci.

hfl33

[Jaunin]

Ou, l'mage 2.
Attention aux unités si Abaqus ne les corriges pas.
Par exemple pour l'acier :
E=210 [GPa] E=2.1*10^5 [N/mm^2]
RO=7800 [kg/m^3] RO=7.8*10^-9 [tonne/mm^3]

[le_STI]

Les unités du modèles doivent bien être définies quelquepart dans le logiciel.

Tu dois avoir une fenêtre où tu peux consulter toutes les unités appliquées au modèle.
Par exemple, comment sais-tu que tu travailles en mm?

Sinon, dans le principe, bien sûr que la masse est importante. Si un élément doit faire 0.3kg et que l'unité de masse définie dans ton modèle est le g, alors tu devras entrer 300, si c'est la tonne alors tu entreras 0.0003, etc...

[invitecf278b5d]

Je sais que les pièces sont en mm car c'est marqué lorsque je les importe de catia.
Et je ne trouve pas de telle fenêtre ... je vais par conséquent suivre les conseils de Jaunin et donc travailler en tonnes pour les masses (entre autre).

Encore merci de votre aide,

hfl33

[Jaunin]

Normalement si vous récupérez un dessin de Catia avec ses unités, elles doivent suivre sur Abaqus.
Quelques liens sur le choix des unités dans Abaqus :

http://imechanica.org/files/1-4%20CAE%20Example.pdf

http://perso.univ-lemans.fr/~fcalvay...ash_abaqus.htm

http://foad.univ-ubs.fr/file.php/117...vibrations.pdf

http://perso.mines-albi.fr/~penazzi/...util-20-99.pdf

http://www.applis.univ-tours.fr/scd/...sse_DMS%20.pdf

[invitecf278b5d]

Bonjour,

Merci pour votre aide Jaunin, j'avais déjà consulté certains de ces sites et les autres ont confirmé les informations que j'avais concernant le choix des unités.

Il me reste maintenant une dernière étape avant de pouvoir lancer les calculs (enfin il me semble ) et j'ai donc une question. En effet, pour trouver la première (ou les éventuellement) fréquence propre du composant, je définis un step après mon "initial step" avec comme "procedure type" : "linear perturbation" et "frequency" et je comptais ensuite définir un nombre de fréquences propres à calculer (une a priori) dans une échelle de fréquence définie et la plus petite possible afin d'alléger au maximum les calculs qui resteront néanmoins très lourds, je le crains au vu des maillages.
Mon problème est le suivant : les études vibratoires qui ont été réalisées par l'entreprise ont été faites suivant les trois axes ce qui donne trois (premières) fréquences propres différentes : 110 Hz pour l'axe X, 90 Hz pour l'axe Y et 190 Hz pour l'axe Z. Savez-vous s'il existe des options permettant de calculer les fréquences propres suivant tel ou tel axe ? En tout cas, je ne parviens pas à trouver d'informations à ce sujet dans les tutos que j'ai consultés et je n'ai pas trouvé de telles options en fouillant un peu lorsque je définis le step.
Et si cela n'existe pas, je vous avoue que je ne saurais pas trop comment interpréter les résultats que j'obtiendrais. Pensez-vous que je doive calculer trois fréquences propres dans l'échelle [80;200] (par exemple) et espérer retrouver les trois fréquences propres ? (Même si cela me parait fort peu probable ...).

Merci pour toute aide que vous pourrez m'apporter.

hfl33

[invitecf278b5d]

Bonjour,

Je pense finalement tenter de calculer les fréquences propres (ou au moins une en tout cas) une par une et en définissant des intervalles de fréquence différents suivant celle que je souhaite calculer.
J'ai donc tenter de lancer les calculs mais je rencontre des soucis : certains par rapport aux contraintes que j'ai défini, je n'ai pas encore trouvé de solutions mais ce n'est pas le plus urgent.
Mon principal problème est le suivant : lorsque je lance le job, il finit par planter en indiquant une erreur "code 5".

Voici le message d'erreur : "The executable C:\SIMULIA\Abaqus\6.10-1\exec\pre.exe aborted with system error code 5. Please check the .dat, .msg, and .sta files for error messages if the files exist. If there are no error messages and you cannot resolve the problem, please run the command "abaqus job=support information=support" to report and save your system information. Use the same command to run Abaqus that you used when the problem occurred. Please contact your local Abaqus support office and send them the input file, the file support.log which you just created, the executable name, and the error code."

Je me suis renseigné sur internet et apparemment, ce serait une erreur dûe au manque de mémoire ... mais quelle type de mémoire, je ne sais pas mais peut-être pas seulement puisqu'il y a également d'autres informations et solutions proposées que je ne comprends pas.

J'ai donc tenté de rendre le maillage moins lourd supposant que ça arrangerait peut-être mon problème : je suis passé de 387.549 noeuds à 181.201 et de 1.208.863 éléments à 497.108. Seulement voilà un nouveau message d'erreur s'affiche :
"System error in contact tracking: the memory is not allocated with the right size.

Analysis Input File Processor exited with an error.".

Et je ne comprends toujours pas de quoi il s'agit, je ne sais pas si cela relève de paramètres à régler directement sur abaqus ou du fait que l'ordi que j'utilise n'est pas assez "puissant" ou même des deux ...

Donc voilà, si vous avez déjà rencontré ce problème ou si vous avez des suggestions, merci de me les apporter.

hfl33

[Jaunin]

Je ne peu malheureusement pas vous répondre car c'est très spécifique à Abaqus.
Sur certains logiciel on peut régler cela dans une fenêtre avant de lancer le calcul.(Simulate de PTC)
Avez vous essayer un forum dédié à Abaqus, il me semble que dans une discussion quelqu'un avait donné un lien.

[le_STI]

N'y a-t-il pas des forums spécialisés où tu trouveras plus d'utilisateurs maitrisant abaqus?

Ne te méprends pas, je ne te dis ça que pour t'aider

EDIT: Nos messages se sont croisés Jaunin. Les grands esprits se rencontrent

[Jaunin]

Encore un lien :

https://www.sharcnet.ca/Software/Aba...sb/default.htm

[invitecf278b5d]

Bonjour,

Merci pour vos réponses.
Je vais donc tenter de retrouver cette discussion Jaunin.
Le soucis est que les sites/forums spécialisés d'abaqus sont en anglais (ceux que j'ai trouvé en tout cas) et malgré mon niveau d'anglais qui est plutôt correct (je crois ... ^^), je ne comprends pas le vocabulaire technique et spécifique rattaché à abaqus.
C'est pour cela que je posais ma question ici (au cas où ) mais je vais continuer mes recherches.
Encore merci à vous !

hfl33

[Jaunin]

A l'école vous n'avez pas accès à l'aide de Abaqus directement, vous ou vos profs devez pouvoir les contacter pour poser vos questions ?

Le_STI

Les grands esprits se rencontrent

Oui,oui.

[invitecf278b5d]

Bonjour,

J'avais déjà contacté mes professeurs par rapport à ce sujet, eux-mêmes ne sont pas en mesure de me renseigner puisqu'ils ne maîtrisent pas (ou peu) abaqus (nous nous en sommes juste servi pour une option sur des cas très simples type poutre en traction) et nous n'avons que la version étudiante de abaqus qui a une capacité de calculs très limitées (1000 noeuds max).
Le soucis étant que je n'utilise pas de version "officielle" pour mon stage, je me vois mal les contacter à ce propos ...
Mais je vais continuer de chercher, merci pour vos conseils et suggestions.

hfl33

[invite6267e2af]

Bonjour à tous,

Je reviens sur ce sujet aujourd'hui car je suis en stage et je dois faire un peu la meme chose ! Je dois determiner l'effort dans une liaison de type encastrement dans un premier temps. La liaison se trouve au centre d'un cercle. J'ai alors utilisé une contrainte de type MPC puis j'ai appliqué la condition d'encastrement sur le noeud maître qui est le noeud au centre du cercle. Les noeuds esclaves sont les noeuds sur le périmètre de celui-ci. La géométrie étant une plaque avec un trou au milieu grosso modo, un effort est appliqué sur la plaque. Or quand je regarde mes résultats j'ai un problem car le noeud encastré se promène dans l'espcae et affiche des valeurs d'effort trop élevées et je ne comprends pas pourquoi ?

Merci d'avance pour votre aide