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Bilans et enjeux de la modélisation mécanique àEDF R&D

30 ans de modélisation à l'UTC 25/11/2004

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Objectifs et Enjeux du développement de Code_Aster

Le contexte de développement de Code_Aster› La mécanique à EDF : R&D et exploitation› Pourquoi un code de calcul mécanique interne ?› 15 ans après

Les enjeux à venir› Code_Aster à l’horizon 2010 : visions applicatives

La diffusion› le choix de la diffusion en logiciel libre › Les partenariats actuels (et à venir)› Accéder à Code_Aster

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Le contexte de développement de Code_Aster

EDF est un exploitant de matériels et ouvrages mécaniquesParfois co-concepteur, mais pas un producteur de matériels

Les spécificités du domaine nucléaire (et aussi hydro-électrique)Une conception réglementaire où le choix des matériaux prédomineDes exigences de sûreté pour l’exploitantUne durée de vie des ouvrages concernés importante

La place de la R&D (et des logiciels associés) en mécanique :pour comprendre un événement imprévu à la conceptionpour quantifier les marges / étude de conceptionpour justifier l’utilisation d’un matériel ou process

Des enjeux différents de ceux de l’ingénierie manufacturière :Ce n’est pas (ou peu) une R&D de conception à finalité concurrentielle

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Pourquoi un code interne ?

Sur avis du Conseil scientifique d’EDF en 1988 : Volonté de maîtrise des modèles numériques

› indépendance vis à vis des constructeurs

Volonté de capitalisation des travaux de R&D dans un code unique › Management et mutualisation des compétences

Permettre un transfert rapide de la R&D vers l’ingénierie › Indépendance vis à vis des éditeurs de logiciels

Pouvoir construire des solutions métiers intégrées› Modèle accompagnateur de projet

choix d’un modèle de développement en interne

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15 ans après…

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200

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millier de lignes code

nb testsnb pages doc x 10

nb UtilisateursHeures CPU x100

Ve rsion 4 a vr . 98

Version 6nov. 2002

Ve rsion 2 oc t . 93

Version 5oc t . 2000

Ve rsion 3juin 96

miseen libre

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Code_Aster horizon 2010 - Visions applicatives …

Calcul des déformations d'un cœur complet sur plusieurs cycles d'irradiation; couplage fort avec la thermo-hydraulique pour phénomènes vibratoires et simulation de l’usure.

Enjeux : de sûreté (percement des crayons),d’exploitation (déformation des assemblages)

Maillage des tubes guides et

des crayons

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Calcul de micros-structures : comportement mono ou poly cristallins

Corrélation résilience – ténacité : simulation d’un essai Charpy

Restitution numérique d'une courbe de transitionfragile-ductile avec un modèle polycristallin.


Identification des lois de comportement des aciers

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Propagation 3D d'une fissure dans un arbre de turbine.

Éléments finis étendus XFEMSous Structuration Dynamique

Arlequin

Von Mises dans le moyeu du disque

Disques frettés CP1

Arbre fissuré en virage

Simulation d'un Groupe Turbo Alternateur complet [palier - arbre -turbine et leurs physiques associées ].


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Couplage multiéchelle : méthode Arlequin (Ben Dhia – ECP)

Localisation de modèle : patch de bloc-fissure sur structure saine

La fissure est sur le modèlefin uniquement !

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Tenue au séisme des barrages et aéroréfrigérantsComportement du béton sur de longues durées

Iso contraintes longitudinales pour un

séisme à 0.07 gRéaction Alcali – Granulat ; Corrosion Armatures, THM –

aéroréfrigérants ; Séisme des barrages, ISS, IFS

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Appréhension du débit de fuite d'une enceinte en béton armé

THM- étanchéité.Endommagement du béton

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Sur le besoin de techniques numériques fiables : ici, endommagement non local

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Simulation 3D de l'excavation,fissuration,re-saturation et écoulement potentiel dans les zones endommagées d'un site de stockage

État mécanique 9 mois après déconfinement

Flux hydrique dans la zone endommagée

État thermo – hydro - mécanique 10 ans après mise en place des colis de déchets dans les

puitsSimulation de l’excavation d’une galerie

THM couplée ; Méca sols & rochesPlasticité – Fluage - Perméabilité – Endommagement

Problèmes numériques : Fronts raides

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Qui nécessitent encore des progrès techniques relatifs à…

L'amont du calcul :› Lien CAO - maillage transparent [automatique,meshless,XFEM, arlequin ].› Identification et recalage des modèles [optimisation non convexe ].

Le noyau du calcul :› Architecture et méthodes numériques pour multi-physique ; multi-échelles › Modélisations hétérogènes ;couplages intra et inter-composants.› Contrôle qualité des résultats [erreur en temps et espace ; schéma et

maillage adaptatifs ].› Performances en temps et taille mémoire [décomposition de domaines,

parallélisme, réseau]› Traitement numérique des phénomènes de type localisation.› Résolution transparente des non--linéarités fortes telles contact-frottement.

L'aval du calcul :› Quantification des incertitudes [sensibilité, probabiliste, stochastique, non

paramétrique...].› Détermination et interprétation des grandeurs d'intérêt.› Visualisation 3D pertinente ;lien réalité virtuelle ;"piloter le calcul par son

dépouillement ?".

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Pourquoi une diffusion en logiciel libre ?

Une position de principe : Diffuser à l’externe pour : › Accroître la qualité du code (usages plus nombreux et variés)› Accroître le « réservoir » de compétence (utilisation & développement)

• Pour des partenariats en R&D et la qualité des études sous traitées› Sans mobiliser (beaucoup) de forces internes (pas de croissance associée)› Sans exiger un retour sur investissement des efforts internes

Faire émerger des candidats à des collaborations pour gagner en qualité et efficacité dans nos partenariats et relations externes.

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La politique de partenariat

Un développement interne qui n’exclut pas l’ouvertureUne quinzaine de thèses en cours autour de Code_Aster

› ECN 3 ECP 2 ENS Cachan 2 INSA Lyon 2› INSA Toulouse LCPC G3S ENSG Paris 13› Paris 6 LMS X IFMA

ANDRA – CEA – GDR MoMaS [THM stockage]La création de l’UMR LaMSIDEnseignement : partenariat Mecagora – DeltaCad – EdF

Mais sans doute un manque : De partenariat fort, au sens de partage de R&D avec d’autres organismes

Des axes possibles d’échangesPartage autour du modèle de diffusion en libreIdentifier des sujets techniques à partager

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