Modélisation et calcul de structures flottantes avec RFEM

Trucs & Astuces

La modélisation et le calcul des structures flottantes (certaines embarcations sommaires, des pontons, des jetées flottantes, des dragues, des maisons flottantes, des îles flottantes artificielles, des grues flottantes, des bateaux d'habitation, etc.) doivent être effectués en deux étapes pour obtenir des résultats corrects.

La première étape consiste à déterminer la profondeur d'immersion de la structure flottante. Si cette valeur est correcte, la pression latérale exercée par l'eau peut être appliquée à la ligne de flottaison pendant la seconde étape. La flottabilité d'une structure flottante peut être considérée à l'aide d'une fondation élastique surfacique. La profondeur d'immersion et la flottabilité sont corrélées de manière linéaire. Si un cube présentant une longueur d'arête de 1 m est complètement immergé dans l'eau, il crée une flottabilité de 10 kN. On obtient alors un coefficient de fondation élastique c z = 10 kN / m³ qui doit être appliqué sur les surfaces inférieures.

Figure 01 - Fondation élastique

Il est ainsi possible déterminer la profondeur d'immersion adéquate.

Figure 02 - Profondeur d'immersion de la structure flottante

La structure flottante ne doit cependant pas se tordre et les parois latérales doivent être perpendiculaires.

La profondeur d'immersion est tout d'abord déterminée pour chaque combinaison de charges. Un cas de charge supplémentaire contenant les charges latérales respectives est ensuite ajouté à chaque combinaison de charges. Une combinaison de charges CO 1 avec des charges caractéristiques a été créée dans l'exemple traité ici. Une déformation u Z = 308 mm est obtenue pour les nœuds 5 et 6, ainsi qu'une déformation u Z = 325 mm pour les nœuds 7 et 8. Les nœuds auxiliaires 11 à 14 ont été créés aux emplacements respectifs pour faciliter la saisie des charges.

Figure 03 - Nœud auxiliaire de la ligne de flottaison

Les charges d'eau ont été appliquées à l'aide de charges polygonales libres et une seule surface a été sélectionnée pour chaque charge afin que cet exemple soit aisément compréhensible. La direction de la charge est la direction z locale. Cela signifie que la charge est perpendiculaire à la surface. La répartition de la charge est linéaire et trois valeurs de charge doivent ensuite être paramétrées. Les points sélectionnés sont invariablement deux points à la surface de l'eau, aux emplacements où la charge est nulle. Le troisième point est le point le plus profondément immergé. La force appliquée est égale à 3,35 kN/m² ou 3,08 kN/m².

Figure 04 - Pression de l'eau

Le calcul de la combinaison de charges est effectué selon l'analyse des grandes déformations en raison des déformations relativement importantes.

Figure 05 - Calculs selon l'analyse des grandes déformations

Mots-Clés

structure flottante embarcation ponton bateau d'habitation

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Logiciel de calcul de structures aux éléments finis (MEF) pour les structures 2D et 3D composées de plaques, voiles, coques, barres (poutres), solides et éléments d'assemblage

Prix de la première licence
3 540,00 USD