PROPRIETE Physique
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PROPRIETE(), propriétés physiques, matériaux

Introduction IGA | CONSTRAINT | ELEMENT | FUNCTION | HEADER | IMPORT | LOAD | NODE | NOTE | PROPRIETE Physique | REFERENTIEL | RESTRAINT | STEP | UNIT

PROPERTY        (TYPE=propriété, MAT=matériau)

numéro, label;  P1=prop1, P2=prop2, ...;

L'entité PROPERTY est associée aux éléments (entité ELEMENT) pour définir les caractéristiques des matériaux (module d'élasticité, coefficient de Poisson pour un matériau isotrope) ou les propriétés physiques de certains éléments (moment d'inertie, section pour les poutres). Les entités ELEMENT comprennent en effet deux paramètres (MAT=, PROP=). Le paramètre MAT= indique les caractéristiques du matériau utilisé dans l'élément. Le paramètre PROP= fait référence aux propriétés physiques.

Paramètres de l'Identificateur d'entité PROPERTY

TYPE=propriétéchaîne

chaîne de caractères indiquant le type de propriété. La liste des type de propriété est détaillée ci-dessous.

Liste des types de matériaux.
ISOmatériau isotrope
ORTHOmatériau orthotrope
ANISOmatériau anisotrope
LAMINATEmatériau composite
Liste des types de propriétés physiques.

BEAM_LINEAR

poutre droite à section constante

BEAM_TAPERED

poutre de section variable

BUSHING

silentbloc, appui élastique

MASS

masse concentrée

ROD

barre élastique

SPRING

ressort

SHELL

coque

MAT=matériauentier ou pointeur

numéro ou pointeur du matériau qui doit être utilisé par défaut pour une propriété physique. Les caractéristiques de ce matériau seront utilisées par défaut lorsque le matériau n'est pas indiqué dans une entité ELEMENT. Ce paramètre ne peut être employé que pour les propriétés physiques et il est optionnel.

 Données d'Entrée DE pour l'entité PROPERTY

numéro, label;

numéroentier

numéro de la propriété

labelchaîne

nom de la propriété pouvant être utilisé comme pointeur.

Remarque: Il faut au moins indiquer le <numéro> ou le <label> de la propriété. Deux propriétés ne doivent pas porter le même numéro ou le même label.

 

Paramètres de Données PD pour l'entité PROPERTY

P1=prop1, P2=prop2, ...;

Les Paramètres de Données dépendent du type de propriété. Les syntaxes possibles sont reportées ci-dessous. Sauf indication contraire, les paramètres sont des nombres réels. Toutes les propriétés indiquées ne sont pas nécessairement employées dans un calcul. Ainsi, un calcul de mécanique statique linéaire non-thermique ne prendra pas en compte les paramètres tels que l'amortissement, la dilatation thermique, le fluage...

Les dimensions physiques indiquées dans le tableau ci-dessous en unités SI pour mémoire, mais doivent être indiquées dans le fichier IGA en fonction  des unités choisies.

TYPE=ISO
matériau isotrope

E=module, NU=poisson, DEN=_, A=a, ...;

Caractéristiques mécaniques

E=moduleréel

    Module d'élasticité dit module d'Young (Modulus of elasticity, Pa=N/m²)

NU=uréel

    coefficient de Poisson (Poisson's ratio)

G=gréel

    module de cisaillement (Shear Modulus, Pa), utilisé si NU n'est pas défini.

    La loi de comportement d'un matériau élastique isotrope est rappelée ci-dessous:

DEN=rréel

    densité massique (Mass density, kg.m-3)

A=aréel

    coefficient de dilatation thermique (Coefficient of thermal expansion).

    La dilatation thermique résultant d'une différence de température dT entre la température de la structure et la température de référence (pour laquelle il n'y a pas de dilatation) est: e = a. dT.
    La température de référence est définie dans une entité "LOAD(TYPE=AM_TEMPERATURE)"

 

GE=geréel

    amortissement structurel (Structural element damping coefficient)
    L'amortissement structurel introduit un terme complexe dans la matrice du module d'élasticité tel que le module complexe soit [E*] =  ( 1 + i .ge).[E]

 

Caractéristiques thermiques

KTC=kréel

    conductivité thermique (Thermal conductivity)

CP=cpréel

    chaleur spécifique (Specific heat)

Q=qréel

    taux de génération de chaleur (Heat Generation rate)

CF=cfréel

    coefficient de chaleur convective (Convective Film coefficient)

TC=tcréel

    capacité thermique par unité de surface (Thermal Capacity for unit area)

HF=hfréel

    taux de dégagement de chaleur (Heat Flux rate)

SHF=sréel

    taux de dégagement de chaleur surfacique (Surface Heat Flux rate)

AF=afréel

    facteur d'aire (Area factor)

EM=emréel

    émissivité (Emissivity)

AB=abréel

    absorbtion (Absorbivity)

TREF=trréel

    température de référence (Thermal expansion reference temperature)

 

Caractéristiques de mécanique non-linéaire et de rupture

MU=hréel

    coefficient de friction (coefficient of friction)

V=mréel

    viscosité (viscosity)

YS=s0réel

    contrainte de plastification (Yield stress), utilisée comme limite d'élasticité dans le calcul des critères de ruine pour les constructions métalliques (unité SI: Pa=N/m2)

SC=scréel

    coefficient de gonflement (Swelling coefficient)

XT=s1+réel

    contrainte en traction X (Allowable stress in tension in X direction)

XC=s1-réel

    contrainte en compression X (Allowable stress in compression in X direction)

YT=s2+réel

    contrainte en traction X (Allowable stress in tension in Y direction)

YC=s2-réel

    contrainte en compression X (Allowable stress in compression in Y direction)

S=t0réel

    contrainte en cisaillement plan (Allowable in-plane shear stress)

F12=f12réel

    terme d'interaction pour le critère de Tsai-Wu (Interaction term for Tsai-Wu)

 

TYPE=ORTHO
matériau orthotrope

 

EX=ex, EY=ey, EZ=ez, NUXY=uxy,... DEN=r, AX=ax, ...;

 EX=exréel
EY=exréel
EZ=ezréel

    modules d'élasticité dans les directions X, Y, Z (Modulus of elasticity )

NUXY=nxyréel
NUYZ=nyzréel
NUXZ=nxzréel

    coefficients de Poisson XZ (Poisson's ratio)

GXY=gxzréel
GYZ=gyzréel
GXZ=gxzréel

    modules de cisaillement (Shear Modulus)
    La loi de comportement d'un matériau élastique orthotrope est rappelée ci-dessous:

 

DEN=denréel

    densité massique (Mass density)

AX=axréel

AY=ayréel

AY=azréel

                coefficients de dilatation thermique en X, Y et Z (Coefficient of thermal expansion)

TREF=

    température de référence (Thermal expansion reference) temperature

 GE=geréel

    amortissement structurel (Structural element damping coefficient)

KX=kxréel
KY=kyréel
KZ=kzrée

    conductivités thermiques en X, Y et Z (Thermal conductivity)

Q=qréel

    taux de génération de chaleur (Heat Generation rate)

CF=cfréel

    convection thermique (convective film coefficient)

HF=hfréel

    taux d'émission de chaleur (Heat flux rate)

SHF=sréel

    taux d'émission de chaleur surfacique (Surface Heat flux rate)

CP=cpréel

    chaleur spécifique (Specific heat)

V=mréel

                viscosité (viscosity)

MU=hréel

    coefficient de friction (coefficient of friction)

SCX=scxréel

    coefficient de gonflement en X (Swelling coefficient in X)

SCY=scyréel

    coefficient de gonflement en Y (Swelling coefficient in Y)

XT=s1+réel

    contrainte en traction X (Allowable stress in tension in X direction)

XC=s1-réel

    contrainte en compression X (Allowable stress in compression in X direction)

YT=s2+réel

    contrainte en traction X (Allowable stress in tension in Y direction)

YC=s2-réel

contrainte en compression X (Allowable stress in compression in Y direction)

S=t0réel

    contrainte en cisaillement plan (Allowable in-plane shear stress)

F12=f12réel

    terme d'interaction pour le critère de Tsai-Wu (Interaction term for Tsai-Wu)
    Un matériau soumis à un état de contrainte plane ne subit pas de ruine selon le critère de  Tsai-Wu lorsque:

 

Ce critère est une généralisation du critère de Von Mises applicable aux matériaux isotropes.

TYPE=ANISO
matériau anisotrope

 

RW1=c11,c12,c13,c14,c15,c16, RW2=c22,c23,c24,c25,c26, ..., RW6=c66, ...;

RW1=c11, c12, c13, c14, c15, c16

    coefficients de la première ligne de la matrice d'élasticité.

RW2=c22, c23, c24, c25, c26

    coefficients de la deuxième ligne de la matrice d'élasticité.

RW3=c33, c34, c35, c36

    coefficients de la troisième ligne de la matrice d'élasticité.

RW4= c44, c45, c46

    coefficients de la quatrième ligne de la matrice d'élasticité.

RW5= c55, c56

    coefficients de la cinquième ligne de la matrice d'élasticité.

RW6= c66

    coefficient de la sixième ligne de la matrice d'élasticité.
    La loi de comportement d'un matériau élastique anisotrope est rappelée ci-dessous:

                 

TEV=a1, a2, a3, a4, a5, a5

    Vecteur des coefficients de dilatation thermique (Thermal Expansion Vector)

KKM=k1, k2, k3, k4, k5, k5

    Matrice de conductivité thermique (thermal conductivity Matrix)

GE=ge, DEN=_, CP=cp, XT=s1+, XC=s1-, YT=s2+, YC=s2-,S=t0, F12=f12, SCX=scx, SCY=scy

    Les définitions de ces paramètres sont identiques à celles données pour l'entité: PROPERTY(TYPE=ORTHO)

 

TYPE=LAMINATE
matériau composite

 

M=m11,m12,m13,m22,m23,m33, ...;

M=m11, m12, m13, m22, m23, m33

    coefficients de rigidité de membrane.

B=b11, b12, b13, b22, b23, b33

    coefficients de rigidité de flexion.

C=c11, c12, c13, c22, c23, c33

    coefficients de rigidité de couplage membrane-flexion.

S=s11, s12, s22

    coefficients de rigidité de cisaillement transverse

LTK=h

    épaisseur du composite.

La loi de comportement d'un matériau composite est rappelée ci-dessous:

                

 

TYPE=BEAM_LINEAR
propriétés physiques pour poutres de section constante

 

AR=ar, IYY=iyy, ..., SRY=sry;

AR=arréel

    section de la poutre (Area, m2)

IYY=iyyréel
IZZ=izzréel

    Moments d'inertie Y et  Z (Moment of inertia, m4). Les définitions de ces coefficients sont rappelées ci-après:

Le moment d'inertie Iyy  est relatif à des rotations autour de l'axe (y) de la poutre (donc pour des moments fléchissants Myy et des efforts tranchants Tz). Ce coefficient Iyy intervient pour une flexion de la poutre soumise à une charge répartie orientée dans la direction (z) du repère local de la poutre.

TC=tcréel

    constante de torsion (Torsional constant, m4)

SRY=sryréel
SRZ=srzréel

    coefficients de correction pour la prise en compte du cisaillement transverse dans les directions du repère local de la poutre Y et Z.  (Shear area Ratio Y,Z). Le coefficient <srz> est relatif aux chargements dans le plan (xz) de la poutre et va donc affecter le calcul des moments fléchissants Myy.

TKY=tkyréel
TKZ=tkzréel

    épaisseurs de la section dans les directions Y et Z du repère local de la poutre (unité SI : m).

IVY=(I/v)yréel
IVZ=(I/v)zréel

    Ces coefficients sont employés pour les calculs de contraintes normales à la section de la poutre en flexion. Si la poutre est soumise à un pur moment fléchissant Myy, alors les contraintes sxx dans la section de la poutre sont telles que |sxx| £ |Myy|/(I/v)y.
    Pour un pur moment fléchissant Mzz, nous avons |sxx| £ |Mzz|/(I/v)z. (unité SI : m3)

ITC=(J/r)réel

    Ce coefficient est employé pour les calculs de contraintes de cisaillement associées à une torsion. Si la poutre est soumise à un pur moment de torsion Mxx, alors les contraintes de cisaillement t dans la section de la poutre sont telles que |t| £ |Mxx|/(J/r)  (unité SI : m3).

ARY=aryréel
ARZ=arzréel

    Ces coefficients sont employés pour les calculs de contraintes de cisaillement lorsque la poutre est soumise à des efforts tranchants: ty=Ty/ary, tz=Tz/arz. (unité SI : m2).

EA=earéel

    Epaisseur de l'âme pour les poutres en I. Ce coefficient sert au calcul du critère de voilement (unité SI : m).

LKY=Lkyréel
LKZ=Lkzréel

    Longueurs minimales de flambement (Lky concernant la rotation autour de l'axe yy, c'est-à-dire pour une flexion créée par un effort tranchant Tz). Si les longueurs de la poutre est inférieure à Lky, la longueur de flambement dans le plan XZ est Lky.
    NB: si LKZ est indiqué et si LKY=0, alors LKY est égal à LKZ.

LDY=Ldyréel
LDZ=Ldzréel 

    Longueurs minimales de déversement.

SP=Sréel

    Moment statique relatif à des moments autour de l'axe (y). Le moment statique permet de tenir compte de la plastification de la poutre dans les critères de ruine de constructions métalliques avec le coefficient y=2S/(Iyy/v). (unité SI : m3)

 

CFI=c0réel

    coût fixe de chaque poutre.

CVA=c1réel

    coût par unité de longueur de chaque poutre. Le coût d'utilisation d'une poutre est: c=c0+c1xL, où L est la longueur de la poutre.

 

Remarque 1: Le repère local de chaque poutre est défini dans l'entité "ELEMENT(TYPE=BEAM_LINEAR)"

 

NCM=Nx_créel

    Effort de compression maximum admissible

NTM=Nx_tréel

    Effort de traction maximum admissible

NX=Nxréel

    Tension initiale de précontrainte

MYA=-My1réel

    Moment Myy initial de précontrainte à l'extrémité 1

MYB=-My2réel

                Moment Myy initial de précontrainte à l'extrémité 2

MZA=Mz1réel

    Moment Mzz initial de précontrainte à l'extrémité 1

MZB=Mz2réel

    Moment Mzz initial de précontrainte à l'extrémité 2

IXY=product of inertia

ECY=

    Eccentricity Y

ECZ=

    Eccentricity Z

ECZ=

    Eccentricity Z

TKZ=Thickness Z

TKY=Thickness Y

IS=Initial strain

WC=Warping coefficient

 

BOC=entier

    Beam orientation code

BOS=[3]

    Beam orientation specification

RFE=entier

    Release (fore end)

SFE=[6]

    Springs (fore end)

RFA=entier

    Release (aft end)

SFA=[6]

    Springs (aft end)

OFCF=entier

    Offset code (fore end)

OFCA=entier

    Offset code (aft end)

 

OFVF=[3]Offset vector (fore end)

OFVA=[3]Offset vector (aft end)

SRC=[2]Stress recovery C

ERTC=Effective radius in torsion C

SRD=[2]Stress recovery D

ERTD=Effective radius in torsion D

SRE=[2]Stress recovery E

ERTE=Effective radius in torsion E

SRF=[2]Stress recovery F

ERTF=Effective radius in torsion F

NSML=Nonstructural mass per unit length

FIX=Degree of fixity

CSC=entierCombined stress code

SAL=Surface area per unit length

 

TYPE=BEAM_TAPERED
propriétés physiques pour poutres de section variable

Les sections de ces poutres varient linéairement entre l'origine (notée 1) et l'extrémité (notée 2). Les propriétés sont identiques à celles des poutres de type BEAM_LINEAR mais définies 2 fois, à l'origine et à l'extrémité, pour les valeurs AR, IYY, IZZ, SRY, SRZ, ITC, SP, EA.

Les dimensions de la poutre sont définies par:

    TYT: "demi"-largeur dans la direction Y+
    TYB: "demi"-largeur dans la direction Y-
    TZT: "demi"-hauteur dans la direction Z+
    TZB: "demi"-hauteur dans la direction Z-

TYPE=BUSHING
propriétés physiques pour silentblocs (appui élastique)

K=kx, ky, kz, krx, kry, krz;

K=kxréel, ky, kz, krx, kry, krz
Kij=kréel (1<=i<=6, i<=j<=6, [v5.2])

    rigidités  (N/m pour kx, ky, kz), (N.m/rad pour krx, kry, krz).

Un appui élastique "BUSHING" (cf entité ELEMENT(TYPE=BUSHING) est assimilable à une barre rigide entre les noeuds <n1,n1'> associée à une élasticicté [K] localisée à l'extrémité de cette barre entre les noeuds <n1',n2>. <n1> est le premier noeud, <n2> le deuxième noeud, <n1'> est un noeud fictif localisé au même emplacement que <n2> si l'appui ne subit aucune déformation.

Nous notons F1 le torseur force associé au noeud <n1'> dans le repère local de l'élément "BUSHING" ayant pour composantes (Fx1, Fy1, Fz1, Mx1, My1, Mz1) et D1 le vecteur des déplacements et des rotations du noeud n1'. Nous adoptons des notations analogues pour le deuxième noeud <n2> (F2, D2). Les relations établies par l'élément "BUSHING" sont les suivantes:

NB : la matrice [K] est symétrique et seuls les termes diagonaux et triangulaires supérieurs (j>= i) sont indiqués. Les indices utilisés sont: 1 pour la translation X (2=Y, 3=Z), 4 pour la rotation RX (5=RY, 6=RZ).

CFI=c0réel
                coût fixe de chaque silentbloc.

TYPE=MASS
propriétés physique d'une masse

 

MA=mass, MIM=jxx, jyy, jzz, jxy, jxz, jyz;

MA=massréel

Masse (unité SI: kg)

MIM=jxxréel, jyyréel, jzzréel,  jxyréel,  jxzréel, jyzréel

                Matrice d'inertie (unité SI: kg.m2):

MICS=entier
Mass inertia coordinate system        

MOCS=entier
Mass offset code

MO=[3]Mass offsets

C1=entier
Component number 1

MAX=MassX
MAY=MassY
MAZ=MassZ

MAR1=[6]Row 1 mass matrix
MAR2=[6]Row 2 mass matrix
MAR3=[6]Row 3 mass matrix
MAR4=[6]Row 4 mass matrix
MAR5=[6]Row 5 mass matrix
MAR6=[6]Row 6 mass matrix

CFI=c0réel
                coût fixe de chaque masse.

TYPE=ROD

propriété physique des  barres élastiques

 

AR=ar;

AR=arréel

    section de la poutre (Area, m2)

CFI=c0réel

    coût fixe de chaque barre.

CVA=c1réel

    coût par unité de longueur de chaque barre. Le coût d'utilisation d'une barre est: c=c0+c1xL, où L est la longueur de la barre.

Remarque: Le type de matériau doit être indiqué dans une entité PROPERTY(TYPE=ISO).
Il est déconseillé d'utiliser le type de propriété ROD, hormis pour les câbles, préférez plutôt le type BEAM_LINEAR;
en effet, un élément de type ROD, peut utiliser des propriétés de type BEAM_LINEAR, ce qui permet de vérifier le flambement de cette barre.

TYPE=SPRING

propriétés physiques pour ressorts.

 

K=k, MA=mass;

K=kréel

    rigidité du ressort (N/m = kg.s-2).

MAF=massréel

    masse du ressort (kg).

CFI=c0réel

    coût fixe de chaque ressort.

TYPE=SHELL

propriétés physiques pour coques.

 

TK=h;

TK=hréel

    épaisseur de la coque (m).
    Ce paramètre n'est employé que lorsque la coque est constituée d'un matériau isotrope ou orthotrope. Pour les coques composites, reportez-vous à l'entité PROPERTY(TYPE=LAMINATE).

 

exemples pour l'entité PROPERTY

/*      caractéristiques d'un matériau isotrope */
PROPERTY(TYPE=ISO)
steel;          E=210.0E9, NU=0.3, DEN=7.8E3;

/*       propriétés physiques pour poutre               */
PROPERTY(TYPE=BEAM_LINEAR)
beam1;  AR=1.0E-3, IYY=2.0E-7, IZZ=1.6E-7, TC=3.2E-7;

/*      masse ponctuelle de 15.1 avec comme matrice d'inertie
*       Jxx=1.1, Jyy=1.3, Jzz=1.1, Jxy=0.3, Jyz=0.1, Jxz=0.2
*/
PROPERTY(TYPE=MASS)
mass1;  MA=15.1, MIM=1.1, 1.3, 1.1, 0.3, 0.1, 0.2;

/*      exemple de définition de propriété physique
*       avec la référence à un matériau par défaut
*       (matériau "steel", défini dans le premier exemple ci-dessus)
*/
PROPERTY(TYPE=ROD, MAT=steel)
bar1;   AR=1.0E-3;

/*      ainsi, si un élément barre de type "ROD" utilise la propriété "PROP=bar1"
*       sans indiquer un matériau, alors le matériau utilisé est "steel"
*       exemple:
*/

ELEMENT(TYPE=ROD, PROP=bar1)
el1;    N1,     N2;

/*      élément poutre utilisant "beam1" et "steel"     */
ELEMENT(TYPE=BEAM_LINEAR, PROP=beam1, MAT=steel)
el2;    N3,     N4,     N5;

 

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