Utilisation d’OpenTURNS dans Salomé-Méca : Evaluation d’une courbe de fragilité Anne-Laure Popelin EDF R&D, Département Management des Risques Industriels Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 12 juin 2012

Déroulement de l’exposé Contexte de l’étude Les EPS séisme Courbe de fragilité L’étude SMART Salomé-Méca Présentation de la plate-forme Une étude Code_Aster – OpenTURNS dans Salomé-Méca Conclusions et perspectives 2 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Analyse d’incertitudes et EPS EPS (Étude Probabiliste de Sûreté) : modèle probabiliste pour « explorer » les scénarios accidentels  enchaînements d’événements L’analyse d’incertitudes peut alimenter les EPS en fournissant des probabilités de défaillance, conditionnelles à une situation accidentelle donnée Le modèle au cœur de l’étude est un modèle physique (avec des entrées aléatoires) 3 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Les EPS séisme Études probabilistes de sûreté sismique : Évaluer le risque de fusion du cœur dû à un événement (externe) sismique Identifier les principaux contributeurs à ce risque Quantifier le risque sismique des installations compte-tenu : du chargement aléatoire (séisme)  courbes d’aléa sismique pour prendre en compte la variabilité du phénomène des incertitudes sur les modèles et les données  courbe de fragilité propre à la structure étudiée Prise en compte des incertitudes tant épistémiques (réductibles avec nouvelle acquisition de connaissances) qu’aléatoires (intrinsèques) 4 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Courbe de fragilité Définition d’une courbe de fragilité Probabilité de défaillance Pf (d’une structure ou d’un composant) pour un niveau sismique  :  : paramètre caractérisant la nocivité du séisme, souvent le PGA (Peak Ground Acceleration) A : capacité de la structure, i.e. niveau sismique limite auquel la structure résiste Pf() Niveau sismique  [g] Temps [s] Accélération au sol 5 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Courbe de fragilité Modèle log-normal (EPRI) [Zentner, 2010] Courbe de fragilité Modèle log-normal (EPRI) Capacité médiane Am de la structure Ecart-type logarithmique β (variabilité) Méthodes pour estimer les paramètres Am et β Par maximum de vraisemblance Régression (linéaire) Paramètres à déterminer  6 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Application maquette SMART [Zentner, 2010] Benchmark SMART SMART (Seismic design and best-estimate Methods Assessment for Reinforced concrete buildings subjected to Torsion and non-linear effects) Variables caractérisant l’endommagement Drift (déplacement différentiel entre deux étages) Décalage des premières fréquences propres Modèle EF coque et poutres (Code_Aster) Loi de comportement du béton armé Modèle d’endommagement global GLRC_DM Calculs transitoires non linéaires (DYNA_NON-LINE) Temps CPU pour un calcul : 4 – 7 h 7 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Application maquette SMART [Zentner, 2010] Application maquette SMART Sources d’incertitudes : Aléa sismique : 50 séismes artificiels (base de donnée) Structure : 3 paramètres modélisés par des variables aléatoires: Madd, Eb,  Propagation des incertitudes Latin Hypercube Sampling (LHS) 4 réplications de l’échantillon initial de taille 50 : Ns=200 Pour chaque jeu de données : Calcul du drift Indicateur de défaillance xi (1 si le drift est supérieur à la valeur admissible, 0 sinon) Calcul des paramètres Am et β par la méthode du max. de vraisemblance 8 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Application maquette SMART Initialement réalisée avec OpenTURNS et Code_Aster (ASTK) hors Salomé Étude utilisée pour étudier le champ d’application de l’outil Code_Aster-OpenTURNS sous Salomé-Méca En 2010 : étude préliminaire avec un modèle mécanique simplifié (linéaire - ~25min.) En 2011 : passage de l’étude SMART complète, sur serveur de calcul Retours d’expériences  évolutions régulièrement implémentées 9 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

La plate-forme Salomé-Méca Salomé : plate-forme de calcul développé par EDF, CEA et Open CASCADE (open-source) Plate-forme générique pour la simulation numérique, intègrant des outils de pré et post-traitement (maillage, visu, gestion de schéma de calculs…) La version EDF intègre depuis 2011 un module OpenTURNS Salomé-Méca : Plate-forme basée sur Salomé, open-source Intègre Code_Aster et OpenTURNS 10 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Études probabilistes avec la plate-forme Salomé-Méca Salomé-Méca, depuis sa version 2011.1, intègre désormais Open TURNS Meilleure ergonomie Couplage automatique de Code_Aster et Open TURNS  pas de « wrapper » à construire par l’utilisateur Interfaces graphiques Arbre d’étude Salomé Interfaces graphiques (basées sur Eficas) disponibles pour la création d’études probabilistes Distribution des calculs via le module YACS Indispensable pour les études probabilistes qui nécessitent un nombre élevé de calculs Plusieurs schémas possibles Interface graphique pour la définition du schéma Plate-forme enrichie du retour d’expériences depuis 2010 : de nombreuses évolutions déjà implémentées 11 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Chaînage OpenTURNS – Code_Aster Module Aster : Définition de l’étude de base La notion de maille ponctuelle associée à une nœud a été introduite. Ces éléments sont très utilisées pour définir des CL comme les supports de tuyauterie. Pour tous les éléments de structure (coque, barre, poutre), il est possible de vérifier visuellement les caractéristiques géométriques ainsi que la définition des repères locaux associés à ces éléments. Données : fichier comm / maillage med Paramètres de calcul 12 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Chaînage OpenTURNS – Code_Aster Variables in/out Module OpenTURNS : Lois de distribution Critère Nombre de tirages … Schéma de calcul La notion de maille ponctuelle associée à une nœud a été introduite. Ces éléments sont très utilisées pour définir des CL comme les supports de tuyauterie. Pour tous les éléments de structure (coque, barre, poutre), il est possible de vérifier visuellement les caractéristiques géométriques ainsi que la définition des repères locaux associés à ces éléments. 13 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Chaînage OpenTURNS – Code_Aster 14 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Chaînage OpenTURNS – Code_Aster Module JobManager : Serveur de calcul Paramètres de lancement du schéma de calcul La notion de maille ponctuelle associée à une nœud a été introduite. Ces éléments sont très utilisées pour définir des CL comme les supports de tuyauterie. Pour tous les éléments de structure (coque, barre, poutre), il est possible de vérifier visuellement les caractéristiques géométriques ainsi que la définition des repères locaux associés à ces éléments. 15 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Conclusions et perspectives Exemples d’évolutions depuis Salomé-Méca 2011.1 Traitement des cas de non-convergence  Affichage des cas non-convergés dans l’arbre d’étude Distribution des calculs sur serveur distant Meilleur accès aux résultats :  tous les résultats d’OpenTURNS sont accessibles dans l’arbre d’étude Documentation OpenTURNS cohérente avec la version  Documentation versionnée Perspectives : Estimation d’une courbe de fragilité pour un composant à échelle industrielle Test des dernières fonctionnalités implémentées Retour d’expérience supplémentaire Mettre à profit les fonctionnalités d’autres modules (ParaVis – outil de visualisation interactive) 16 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012

Merci de votre attention 17 - Journée Utilisateurs OpenTURNS 2012 - 12 juin 2012