Programmation d`un module d`usure 2D/3D via subroutine

Stage 3ème année
LTDS 2017 (Mécanique Numérique – Programmation)
« Programmation d’un module d’usure 2D/3D via subroutine Umeshmotion
(Fortran) dans le code commercial Abaqus pour application au Fretting »
Problématique: Le laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes est un laboratoire renommé
dans le monde pour la tribologie, la science du frottement. Aujourd’hui, l’équipe TFM (tribologie fatigue
matériaux) souhaite développer ses compétences en calcul numérique en disposant d’un module
d’usure 2D/3D directement intégré à Abaqus.
L’équipe dispose actuellement de différents modèles couplés (Matlab/Python/Abaqus) permettant de
simuler les mécanismes d’usures et de fissurations intervenant dans le cadre d’essais de fretting. De
par leur élaboration, certaines limitations importantes subsistent dans nos modèles (Rôle très
important de Matlab). Le développement via subroutines constitue aujourd’hui une piste à fort
potentiel.
Objectif : Ce stage a pour but de reprendre la méthodologie d’usure incrémentale dont le laboratoire
dispose dans son code Matlab pour l’intégrer dans une subroutine « umeshmotion » exploitable
directement dans le logiciel Abaqus. Le développement est prévu à la fois pour des modèles 2D et 3D.
Un code de gestion sous Matlab pourra ensuite être mis en place pour piloter la partie simulation et
pour y intégrer l’ensemble des paramètres à imposer dans le modèle. La prise en main du module
« Restart » d’Abaqus sera nécessaire pour faire la liaison entre une simulation et la suivante.
Cadre de l’étude: Dans un premier temps, l’étudiant travaillera en collaboration avec l’ingénieur
numérique de l’équipe afin de construire l’architecture que prendra le code, en se basant sur une
méthodologie déjà existante. La seconde partie consistera à identifier les contraintes qu’impliquent
une programmation en fortran, et à apporter une solution individuelle à chacun de ces obstacles. La
dernière étape comprendra la programmation du code, et la définition de cas tests de validation.
En fonction de la durée et de la rapidité d’avancement du projet, une partie couplage Matlab sera à
mettre en place (en suivant la même démarche de planification). L’objectif est de rendre exploitable un
maximum de possibilités offertes par Abaqus (Restart de calculs et transfert de champs pour
modélisation élasto-plastique) tout en offrant les mêmes capacités des autres codes de couplage déjà
existant. Une étude d’optimisation d’un nouveau paramètre d’accélération pourra être menée pour
évaluer l’impact de la fréquence de couplage sur le temps de calcul.
(a)
(b)
(c)
Fig. 1 : Modèle Fretting 3D contact sphère/plan :
(a) Vue double coupe, (b) Pression de contact, (c) Vue en couple : Usure 3D du plan
Formation souhaitée : Ingénieur simulation numérique/programmation appliqué à la physique.
Aisance à lire de l’anglais (étude de documentation Abaqus).
Compétences développées: Programmation (Matlab, Fortran, Python), architecture logiciel,
mécanique numérique, tribologie, mécanique des matériaux (Usure abrasive)
Contrat & Rémunération: Convention Centrale-Innovation (https://www.centrale-innovation.fr/).
Lieu: LTDS, Ecole Centrale de Lyon à Ecully
Durée du stage : 3 à 7 mois (suivant convention) sur la période Janvier – Septembre 2017.
Contacts: ECL-LTDS, Mr. S. GARCIN, Ecully (69), Email: [email protected]
ECL-LTDS, Mr. P.ARNAUD, Ecully (69), Email: [email protected],
tel. 04 72 18 60 44 ;