3. Validation du modèle

Les simulations ne sont jamais une représentation réelle de la réalité. Par définition, elles permettent d'apporcher au mieux les phénomènes réels. Cependant, les résultats des simulations numériques bien réalisées traduisent une certaine réalité physique. Il faut donc s'assurer que les simulations numériques que nous avons réalisées sont valides.

La validation est décomposée en plusieurs parties :

- validation du modèle de coque

- validation qualitative de notre modèle

- validation quantitative de notre modèle

 

Validation du modèle de coque

Avant toute chose, il est nécessaire de valider le modèle de coque. Ceci a été effectué par la société COMSOL qui vend le logiciel du même nom que nous avons utilisé. Cette validation a été effectuée par l'intermédiaire d'un benchmark. La société a choisi de simuler la déformation d'un toit et de comparer les résultats de cette simulation avec la déformation observé sur le benchmark. Le toit a donc été modélisé par une coque (3D). Les conclusions de la comparaison des résultats obtenus graçe à la modélisation 3D et ceux découlants de l'exploitation du benchmark permettent de valider l'utilisation du modèle de coque.

 

Validation qualitative de notre modèle

 

Nous avons dans un second temps validé qualitativement notre modèle. Pour cela, nous avons commenté les résultats de la simulation 5. Nous avons choisi cette dernière simulation car elle nous apparait comme complète. Elle prend en compte beaucoup de réalité physique du barrage, comme sa géométrie, ses différents ancrages, son épaisseur, mais aussi des conditions aux limites sur les arrêtes et sur les frontières qui sont beaucoup plus réalistes que l'adérence entre le barrage et le sol.

 

Validation du champ de contraintes

 

Plus que réellement "valider" notre modèle à l'aide d'une approche qualitative, nous allons surtout nous assurer que les résultats simulés sont cohérents et ne présentent de particularité non physique. Le champ de contraintes simulé par COMSOL est le suivant :


Source : Image issue de COMSOL

Ce champ de contraintes nous semble juste de manière qualitative pour plusieurs raisons :

- symétrie des contraintes. Globalement les contraintes sont réparties de manière symétrique sur la surface du barrage. Ce résultat est en adéquation avec nos attentes. Ils existent de légères dissymétries au niveau des ancrages. Cela aussi confirme que la simulation prend bien en compte les deux différents types d'ancrage dans le calcul du champs de contraintes.

- le champ de contraintes est relativement uniforme. Les contraintes ne sont pas uniformes dans la structure, mais contrairement à certains modèles testés précedemment (simulation 2, 3, 4), il n'existe ici aucune zone dans laquelle les contraintes sont très largement supérieur au champs moyen.

- l'ordre de grandeur des contraintes, le MPa, correpond à ce qui est mesuré dans de telles situations.

- la zone des fortes contraintes sont localisées dans les parties les plus sollicitées du barrage. Nous observons bien en effet de fortes contraintes dans les zones proches des ancrages et de la fondation. Ces zones sont les plus sollicitées, car elles subissent en plus des forces hydrostatiques les forces de réactions du sol. Le barrage étant statique, d'après le principe fondamental de la dynamique, la somme des forces hydrostatiques doit être égale à la somme des forces de réaction du sol sur le barrage. Ces dernières sont beaucoup plus localisées que les forces hydrostatiques et sont situés près des zones d'ancrage. La simulation nous semble donc probante.

 

Validation du champ de déformations

 

Le champ de déformations simulé par COMSOL est le suivant :


Source : Image issue de COMSOL

Ce champ de contraintes nous semble juste de manière qualitative pour plusieurs raisons :

- le barrage se déforme dans la bonne direction et dans le bon sens. En effet, le barrage se déforme vers l'aval.

- les déformations sont linéaires. Elles sont bien minimales à la base et maximales au niveau de la crête.

- contrairement à certains modèles testés précedemment (simulation 2, 3, 4), les ancrages ne se déforment pas, ce qui est nous apparait cohérent avec la réalité.

 

 

Validation quantitative de notre modèle

L'une des validations les plus importantes est de valider cette modélisation par l'intermédiaire de l'exploitant. L'exploitant (EDF) étant en effet chargé de la surveillance de l'aménagement, ils connaisst les déplacements de la structure.Nous avons donc pu comparer les résultats de notre simulation avec les données expérimentales de l'exploitant.

D'après EDF : "En crête et au centre de l'ouvrage on observe un déplacement réversible d'environ 5.5 mm entre un plan d'eau à la côte 653 mNGF et un plan d'eau à 663 mNGF. C'est à dire que l'effet hydrostatique amont/aval est de 5.5 mm pour une variation de 10 m de charge d'eau en partie supérieure" (Mail échangé avec M. Mérigonde)

 

Ainsi, si l'on compare avec les déplacements que nous avons estimé graçe au logiciel COMSOL, on constate que bien que nos cas d'études soient légèrement différents de l'expérimentation, l'ordre de grandeur du déplacement observé est le même. Ceci nous permet donc de valider notre simulation via l'expérience.

 

Modélisation du barrage                                      Comparaison avec la résistance du matériau

 


 

 

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