bilans et enjeux de la edf r&d - utc.frweblrm/colloque30ans/conferences/durand.pdf · calcul...
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10/12/20043
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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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.
Code_Aster horizon 2010 - Visions applicatives …
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 ].
Code_Aster horizon 2010 - Visions applicatives …
10/12/200410
Code_Aster horizon 2010 - Visions applicatives …
Couplage multiéchelle : méthode Arlequin (Ben Dhia – ECP)
Localisation de modèle : patch de bloc-fissure sur structure saine
La fissure est sur le modèlefin uniquement !
10/12/200411
Code_Aster horizon 2010 - Visions applicatives …
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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Code_Aster horizon 2010 - Visions applicatives …
Appréhension du débit de fuite d'une enceinte en béton armé
THM- étanchéité.Endommagement du béton
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Code_Aster horizon 2010 - Visions applicatives …
Sur le besoin de techniques numériques fiables : ici, endommagement non local
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Code_Aster horizon 2010 - Visions applicatives …
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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Code_Aster horizon 2010 - Visions applicatives …
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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10/12/200417
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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