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Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation viscoplastique'
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Peigat, Laurent. "Modélisation d'un joint viscoplastique pour la filière hydrogène." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00756297.
Full textAbstract:
L'Electrolyse de la Vapeur d'eau à Haute Température (EVHT) est l'un des procédésde production d'hydrogène les plus prometteurs. Dans l'optique d'une économie del'hydrogène produit par EVHT, de nombreux verrous restent à lever. L'un d'entre euxporte sur l'étanchéité. En effet, dans un EVHT, la gestion des gaz est primordiale. Ilfaut pouvoir gérer et prévoir dans le temps le comportement des joints afin d'éviter unedégradation des performances. Or, en EVHT, les températures de fonctionnement sontélevées (classiquement autour de 800 °C), des phénomènes de fluage ou de relaxationapparaissent, le différentiel de dilatation thermique entre les cellules électrochimiques encéramique et les interconnecteurs métalliques doit être pris en compte. Enfin, il convientde maintenir l'étanchéité de l'empilement à faible niveau d'effort pour ne pas risquerd'endommager la partie céramique.L'objet du travail de cette thèse démarre par un constat simple : nous ne disposons pasd'outils de prédimensionnement des joints à haute température permettant de prévoirun débit de fuite. Dès lors que l'on est amené à changer un paramètre de fonctionnement,comme la température, la pression, la stratégie de chargement, la géométrie ou la naturedu joint, une nouvelle expérience doit être menée.A partir d'essais d'étanchéité et de simulations numériques aux éléments finis, un modèleoriginal est proposé. Ce modèle qui a été validé en fonction de différents paramètresexpérimentaux permet d'estimer le débit de fuite associé à un joint en Fecralloy (Fe-CrAl) selon sa forme, ses conditions de serrage et du temps de maintien. Offrant ainsila possibilité de concevoir à moindre coût des joints spécifiques pour l'application visée.
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Ghetreff, Taoufik. "Modélisation du comportement élasto-viscoplastique en grandes déformations." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-229.pdf.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous avons proposé une nouvelle approche dans le domaine élasto-viscoplastique en grandes déformations géométriques. Pour décrire la cinématique en grandes transformations, nous nous sommes basés sur la décomposition unique du gradient de déformation de Schieck et Stumpf. Celle-ci nous a conduit a écrire le spin élastique et le spin inélastique en fonction du taux de déformation élastique et inélastique, et par conséquent nous avons pu déduire le spin relatif à la dérivée objective à partir des considérations cinématiques. Donc, nous avons nul besoin de rajouter une équation constitutive supplémentaire pour le spin inélastique. Avec cette dérivée objective, nous avons formulé les équations constitutives élasto-viscoplastiques avec écrouissage cinématique et isotrope en utilisant le modèle viscoplastique de Chaboche. Notre approche tient compte de la surface d'écoulement dynamique qui dépend explicitement de la vitesse de déformation. Puis, pour écrire une loi incrémentale reliant le taux de déformation au taux de contrainte, nous avons déterminé l'opérateur tangentiel élasto-viscoplastique. Nous avons appliqué cette méthode à l'analyse numérique du problème plan de cisaillement simple. L'étude a été faite pour un matériau rigide-viscoplastique. Ensuite nous avons décrit le comportement rigide-plastique, en prenant en considération les effets de restauration, à partir de la solution viscoplastique. Les résultats ainsi obtenus, que ce soit dans le cas rigide-viscoplastique ou rigide-plastique, ont été comparés avec ceux issus de l'application du modèle de Dafalias, qui utilise une équation constitutive supplémentaire pour le spin inélastique. Les différences ou analogies remarquées lors de cette comparaison ont été expliquées théoriquement.
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Gayte, Pierre. "Modélisation du comportement thermo-viscoplastique des enrobés bitumineux." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSET008/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a été réalisée dans le cadre d’une convention entre le Cerema (Centre d’Etude et d’Expertise sur les Risques, l’Environnement, la Mobilité et l’Aménagement) et l’ENTPE (Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat). Ce travail concerne l’étude et la modélisation du comportement des enrobés bitumineux, dans les domaines des petites et grandes déformations, soit respectivement les comportements viscoélastique et viscoplastique.Après une étude bibliographique portant sur les propriétés mécaniques des enrobés bitumineux en petites et grandes déformations et la présentation des modèles de comportement viscoélastique linéaire et viscoplastique, ce mémoire s’organise en cinq chapitres. Les deux premières parties concernent le développement du modèle DBN, et la description de la version introduite dans cette thèse : la version EPPI (Elastique Parfaitement Plastique Isotrope). Cette formulation tridimensionnelle vise à décrire les comportements viscoélastique et viscoplastique des enrobés bitumineux avec un formalisme unique, suffisamment simple pour être implémenter dans un code de calcul aux éléments finis. Le modèle est ensuite développé et implémenté dans un code de calcul homogène, permettant ainsi de réaliser des simulations d’essais expérimentaux classiques.Les deux chapitres suivants traitent de la campagne expérimentale réalisée dans cette thèse. Il s’agit d’abord de décrire l’ensemble des procédures et conditions d’essais. Deux types d’essais sont réalisés : module complexe pour la caractérisation du comportement viscoélastique et traction simple pour la caractérisation du comportement viscoplastique. Ensuite, l’ensemble des résultats expérimentaux et observations issus de cette campagne sont présentés et permettent de dessiner quelques conclusions.Enfin, le dernier chapitre traite des simulations réalisées à partir du modèle DBNEPPI. Ces résultats permettent dans un premier temps de tester la validité du modèle (essais de module complexe, essais cycliques de traction-compression). Enfin une étude des effets transitoires lors des essais de module complexe est présentéeThe thesis has been realized within the framework of a partnership between the Cerema (Center for Studies and Expertise on Risks, Environment, Mobility, and Urban and Country Planning) and the ENTPE (National School for Public State Works). This work deals with the study and the simulation of the behavior of bituminous mixtures, in the domains of small and large amplitudes of solicitations. These domains correspond to the viscoelastic and viscoplastic behavior.First a bibliographical review on mechanical properties of the bituminous mixtures under small and large amplitudes of solicitations and a review of the several models describing the viscoelastic and viscoplastic behavior of bituminous mixtures is presented. This thesis is then composed of 5 main chapters.The two first deals with the development of the DBN model and mainly with the introduction of its new version EPPI (Elastic Perfectly Plastic and Isotropic). This formulation aims at describing the viscoelastic and viscoplastic behaviors together in a unique formalism, but simple enough to be implemented in a finite elements calculation program. This version of the DBN model is then implemented in a homogeneous computation code so as to be able to simulate classical experimental test.The two following chapter are devoted to the experimental campaign made during this research work. First a global description of the experimental procedures and test conditions is presented. Two kinds of tests are performed: complex modulus tests so as to characterize the viscoelastic behavior and simple traction tests for viscoplastic behavior. Finally results and observations issued from this campaign are detailed and some conclusions can be drawn.Finally the last chapter deals with the simulations performed thanks to the DBNEPPI model. These results aim at verifying the validity of the model introduced. Then a study about the transient effects during complex modulus tests on bituminous mixtures is detailed
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Cazacu, Oana. "Contribution à la modélisation élasto-viscoplastique d'une roche anisotrope." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10200.
Full textAbstract:
L'anisotropie des roches se traduit par une variation directionnelle des proprietes et caracteristiques macroscopiques. Beaucoup d'ouvrages souterrains sont realises dans des formations anisotropes. Dans la conception et l'analyse de la stabilite de ces ouvrages, il est necessaire d'avoir une bonne connaissance des mecanismes de deformation et de rupture du milieu rocheux. C'est dans ce contexte que se situe cette etude portant sur la formulation d'un modele elasto-viscoplastique pour une roche initialement orthotrope de revolution: l'argilite de tournemire. La reponse elastique de ce materiau est fortement non-lineaire. Nous proposons d'abord un modele elastique non-lineaire et anisotrope en considerant que les modules elastiques sont des fonctions des deux premiers invariants du tenseur de contrainte. Nous formulons les conditions necessaires et suffisantes que doivent satisfaire les lois de variation de ces modules afin que les principes de la thermodynamique soient respectes. L'anisotropie du comportement a la rupture et des deformations irreversibles est ensuite decrite a l'aide d'un tenseur d'ordre quatre constant qui respecte les symetries du milieu. Le critere de rupture est formule dans l'espace d'un tenseur de contrainte transforme. La signification physique des parametres de ce critere est clairement identifiee. En utilisant les resultats de la theorie de representations nous donnons l'ecriture invariante du critere viscoplastique et de la loi d'ecoulement. La procedure de determination des fonctions constitutives a partir des resultats experimentaux est presentee. Une verification du modele developpe est enfin effectuee a travers des essais en compression hydrostatique et triaxiale de revolution
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Kleine, Alexandra. "Modélisation numérique du comportement des ouvrages souterrains par une approche viscoplastique." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2007. http://www.theses.fr/2007INPL083N/document.
Full textAbstract:
La nature est complexe et c’est en toute modestie que les ingénieurs doivent chercher à prédire le comportement des ouvrages dans le sous-sol. La réalisation de projets industriels dans le domaine souterrain, à forts enjeux économiques et sociaux (traversées alpines, stockage de déchets nucléaires), nécessite d’évoluer vers une meilleure compréhension des mécanismes comportementaux des ouvrages à concevoir. Cette amélioration passe par une meilleure représentativité physique des mécanismes macroscopiques et par la mise à disposition d’outils de prédiction adaptés aux attentes et aux besoins des ingénieurs. Les outils de calculs développés dans ce travail s’inscrivent dans cette volonté de rapprocher les attentes de l’industrie et les connaissances liées à la rhéologie des géomatériaux. Ces développements ont ainsi débouché sur la proposition d’un modèle de comportement mécanique, adapté aux roches peu fissurées et assimilables à des milieux continus, intégrant, en particulier, l’effet du temps. Fil conducteur de cette étude, la problématique du sujet de thèse concerne précisément la prise en compte du comportement différé des massifs rocheux dans les modélisations et ses conséquences sur les ouvrages souterrains.Fondé sur des concepts physiques de référence, définis à différentes échelles (macro/méso/micro), le modèle rhéologique développé est transcrit dans un formalisme mathématique dans le but d’être mis en oeuvre numériquement.Les applications numériques proposées s’inscrivent principalement dans le contexte du stockage des déchets radioactifs. Elles concernent deux configurations d’ouvrages rigoureusement différentes : l’excavation du laboratoire souterrain canadien de l’AECL, dans le granite du Lac du Bonnet et le creusement de la galerie GMR du laboratoire de Bure (Meuse/Haute-Marne) dans l’argilite de l’Est. Dans les deux cas, l’utilisation du modèle a permis de mettre en évidence l’apport de la prise en compte du comportement différé sur la représentativité des prédictions numériques du comportement à court, moyen et long termes des ouvrages souterrainsNature is complex and must be approached in total modesty by engineers seeking to predict the behavior of underground openings. The engineering of industrial projects in underground situations, with high economic and social stakes (Alpine mountain crossings, nuclear waste repository), mean striving to gain better understanding of the behavioral mechanisms of the openings to be designed. This improvement necessarily involves better physical representativeness of macroscopic mechanisms and the provision of prediction tools suited to the expectations and needs of the engineers. The calculation tools developed in this work is in step with this concern for satisfying industrial needs and developing knowledges related to the rheology of geomaterials. These developments led to the proposing of a mechanical constitutive model, suited to lightly fissured rocks, comparable to continuous media, while integrating more particularly the effect of time.Thread of this study, the problematics ensued from the subject of the thesis is precisely about the rock mass delayed behavior in numerical modeling and its consequences on underground openings design.Based on physical concepts of reference, defined in several scales (macro/meso/micro), the developed constitutive model is translated in a mathematical formalism in order to be numerically implemented.Numerical applications presented as illustrations fall mainly within the framework of nuclear waste repository problems. They concern two very different configurations of underground openings: the AECL’s underground canadian laboratory, excavated in the Lac du Bonnet granite, and the GMR gallery of Bure’s laboratory (Meuse/Haute-Marne), dug in argillaceous rock.In this two cases, this constitutive model use highlights the gains to be obtained from allowing for delayed behavior regarding the accuracy of numerical tunnel behavior predictions in the short, medium and long terms
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Heinrich, Alban. "Modélisation thermomécanique de la coulée continue d'acier en deux dimensions." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001342.
Full textAbstract:
Nous avons proposé une modélisation thermomécanique de la coulée continue d'acier en deux dimensions. Notre approche permet d'obtenir la solution thermomécanique stationnaire du procédé, sur toute la machine. Il est alors possible de déduire l'histoire thermique et mécanique du produit en visualisant les cartes de contraintes ou de température. Un des résultats attendus de notre étude concerne les déflections entre les rouleaux qui traduisent le gonflement, à l'origine des ségrégations. Nous avons basé notre étude sur la stratégie globale instationnaire, en adoptant une approche purement lagrangienne. Nous simulons l'apport continuel de matière, grâce à l'introduction d'un outil d'injection situé sur la face supérieure du domaine. La face inférieure du domaine (appelé "faux-mannequin") admet la cinématique de l'outil de guidage du procédé. Ainsi, sous l'action du "faux-mannequin", le matériau parcourt tout le chemin délimité par les rouleaux. D'un point de vue modélisation, nous résolvons les équations instationnaires de conservation de l'énergie, de la matière et de la quantité de mouvement. Le problème thermique est résolu numériquement en variable enthalpie. Le problème mécanique est abordé selon une approche monophasique; nous négligeons les phénomènes de convection naturelle et de macroségrégation, mais les phénomènes de dilatation thermique sont pris en compte. La zone solide est supposée obéir à un comportement élasto-viscoplastique, dont la rhéologie est donnée par les lois de la littérature. Les zones pâteuse et liquide sont supposées obéir respectivement à un comportement viscoplastique et newtonien. Nous choisissons des viscosités arbitrairement élevées pour le pâteux et le liquide afin de pouvoir négliger les phénomènes de convection naturelle. Nous avons validé, avec succès, notre approche sur plusieurs cas, qualitativement avec une étude de gonflement sur la machine de Dunkerque et quantitativement sur des calculs en lingotière, en comparant contraintes et lame d'aire avec des travaux de la littérature.
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Geyer, Philippe. "Comportement élasto-viscoplastique de tubes en Zircaloy 4 : approche expérimentale et modélisation micromécanique." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1999. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00933408.
Full textAbstract:
Les tubes en Zircaloy-4 renfermant le combustible des centrales REP constituent la première barrière de sécurité vis-à-vis de la dissémination d'éléments radioactifs dans l'atmosphère. Devant la complexité des phénomènes mis en jeu en réacteur, EDF a recours à la simulation numérique pour évaluer et garantir l'intégrité mécanique de ces tubes. L'objectif de cette thèse est de développer une modélisation du comportement mécanique des alliages de zirconium par une approche prédictive, en se basant sur l'étude de la microstructure du matériau et des mécanismes physiques de la déformation plastique. Pour alimenter la modélisation, une approche expérimentale a été mise en place couplant essais mécaniques et observations des mécanismes de déformation plastique sur des tubes en Zircaloy-4 à l'état recristallisé. Lors des essais mécaniques, on s'est attaché à réaliser des essais "originaux" dont l'analyse des résultats puisse être directement reliée aux mécanismes de déformation à l'échelle des grains. Pour déterminer les modes de déformation actifs dans le Zircaloy-4, des observations post mortem en microscopie électronique en transmission ont été effectuées. Des lames minces ont été prélevés sur des tubes soumis à différents trajets de chargement mettant en exergue l'anisotropie et la viscosité du matériau. Le point de départ de la modélisation est une approche de type micro-mécanique, adaptée aux polycristaux, utilisée avec succès pour des matériaux cubiques, en prenant en compte la spécificité de la structure hexagonale du zirconium. Le choix des lois de comportement régissant les mécanismes de glissement découle de notre approche expérimentale. Les résultats obtenus par la modélisation sont confrontés avec les essais mécaniques et les observations microstructurales. Les points forts du modèle ainsi que ses lacunes sont dégagés. Les résultats obtenus montrent tout l'intérêt d'étendre la méthodologie mise en œuvre au cas du matériau irradié.
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Capolungo, Laurent. "Modélisation de l'effet de taille dans le comportement élasto-viscoplastique des matériaux nanocristallins." Metz, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2006/Capolungo.Laurent.SMZ0637.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est dédie à l'étude de l'effet de taille dans le comportement élastovisocplatsique des matériaux nanocristallin purs à structure cubique face centrée. Ce dernier ce révèle notamment par le non respect de la loi de Hall de Petch se produisant dans cas de matériau à très faible taille de grain. Dans un premier temps, un état de l'art détaille présente le type de matériau considéré, leur structure, procédé de fabrication et comportement. Les effets des mécanismes de diffusion (fluage de Coble. Glissement de Lifshitz) son quantifier par l'introduction d'un modèle composite biphasé. Dans un second temps. L'effet de l'émission de dislocations par les joints de grains est étudie. Une nouvelle loi de comportement est introduite, traduisant de l'effet du mécanisme combinée d'émission et de pénétration de dislocations sur le comportement élasto-viscoplastique des joints de grains. Le modèle se base sur le formalisme des mécanismes thermiquement active et une méthode d'obtention des paramètres basée sur la dynamique moléculaire est introduite. Le comportement macroscopique du matériau est obtenu suite à l'application d'un schéma sécant autocohérent. Ce second modèle est complète par une analyse par éléments finisThis study is dedicated to the modeling of the size effect in the elasticviscoplastic behavior of nanocrystalline materials. Among others. This work aims at identifying the mechanisms responsible for the breakdown of the hall Petch law as well as to propose a new map of deformation which could aver usefull for future improvement of experimental fabrication processes. A detailed state of the art is presente in the first chapter of this theses where the structure of NC materials is presented as well the fabrication process and existing models. The state of the art is followed by a first attempt model where the effect of Coble Creep as well as that of Lischik sliding are quantified. The macroscopic behavior of the material is retrieved via the use of a self consistent micromechanical scheme. The second par tof this work i dedicated to the modeling of the recently introduced grain boundary dislocation emission mechanism. A new constitutive law , based on the formalism of thennally activated mechanisms, is introduced to describe the combined effect of dislocation emission and dislocation penetration. The study is completed by both a method of evaluation of the parameters based on molecular dynamics simulations and by finite element analyses
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Ghouati, Omar. "Identification et modélisation numérique directe et inverse du comportement viscoplastique des alliages d'aluminium." Besançon, 1994. http://www.theses.fr/1994BESA2035.
Full textAbstract:
Le travail décrit dans le présent mémoire a pour but l'identification du comportement élastoviscoplastique des alliages d'aluminium, dans le domaine des grandes déformations, en utilisant deux approches, l'une directe, l'autre inverse. L'approche directe comprend trois étapes. Au cours de la première, des équations constitutives, basées sur le choix de la densité de dislocations comme variable interne, sont établies pour décrire le comportement à chaud des alliages d'aluminium. La deuxième étape consiste en la détermination des valeurs des paramètres intervenant dans le modèle et bénéficie des résultats des mesures effectuées au cours de l'essai de bi poinçonnement, choisi pour les nombreux avantages qu'il présente par rapport à d'autres essais classiquement employés. La troisième étape consiste en la simulation numérique de l'essai de bi poinçonnement pour compléter la partie expérimentale et apporter des précisions quant aux facteurs influençant la déformation à chaud des alliages d'aluminium au cours de ce même essai. Dans cette optique, une formulation élasto-viscoplastique en grandes déformations a été développée. Cette formulation est basée sur le choix d'un matériau hyper élastique et d'une mesure logarithmique pour les déformations élastiques. Les résultats obtenus sont ensuite confrontés à l'expérience et montrent une bonne adéquation. Partant des limites de l'approche directe, notamment en ce qui concerne l'homogénéité de la déformation, une procédure d'identification inverse a été mise au point pour déterminer les paramètres dans le cas de comportements non linéaires. Cette procédure utilise un algorithme couplant une méthode d'optimisation et une méthode de calculs par éléments finis. L'optimisation tient compte de contraintes physiques sur les paramètres. L'algorithme est appliqué à l'identification inverse du coefficient de frottement au cours de l'essai de bi poinçonnement, ainsi que des paramètres viscoplastiques d'un alliage d'aluminium
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Geindreau, Christian. "Modélisation du comportement viscoplastique des poudres métalliques : simulation à l'aide d'un matériau analogique." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10169.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'apporter une contribution a la modelisation du comportement des poudres metalliques dans un large intervalle de temperature en utilisant les resultats experimentaux obtenus sous diverses sollicitations avec un materiau modele. La premiere partie de ce memoire est consacree a l'etude bibliographique du comportement des metaux denses dans la gamme de temperature de mise en forme ainsi que des diverses modelisations envisagees permettant de caracteriser les phenomenes plastiques et visqueux observes a ces temperatures. Dans la deuxieme partie, nous presentons differentes lois phenomenologiques utilisees pour les poudres metalliques ainsi que leur comparaison avec les parametres d'un materiau moyen definis a partir des resultats de compression simple et isotrope de la litterature. Pour pouvoir valider ces modelisations, il est apparu necessaire de disposer de resultats experimentaux plus complets sur un meme materiau dans une large gamme de temperatures, de densites et de vitesses de chargement et pour d'autres types de sollicitations que les compressions simple et isotrope. Une vaste etude experimentale a donc ete entreprise avec un materiau modele - le plomb -. La faible temperature de mise en forme de ce materiau a permis de realiser des essais tres varies: compression simple, compactage dometrique avec mesure de contrainte radiale, compactage isotrope et triaxial (150 mpa, 150c) avec mesure en continu de la variation de volume. Le comportement visqueux du materiau ainsi que les phenomenes plastiques qui apparaissent aux vitesses de deformation elevees ont ete mis en evidence. Ces resultats ont ete confrontes aux modeles deja proposes et ont montre l'inaptitude des lois plastiques et viscoplastiques basees sur une loi en puissance. Afin de prendre en compte les effets plastiques et visqueux, le formalisme des lois viscoplastiques unifiees des materiaux denses a ete etendu au materiaux poreux et valide sur les resultats experimentaux en faisant l'hypothese d'un materiau sans ecrouissage. Afin de mieux decrire les differents essais et en particulier les essais dometriques, un nouveau potentiel dissymetrique a ete propose et identifie
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Yin, Zhenyu. "Modélisation viscoplastique des argiles naturelles et application au calcul de remblais sur sols compressibles." Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2066.
Full textAbstract:
Le but de cette étude est de présenter le développement d'un modèle elasto-viscoplastique pour l'argile normalement consolidée, basé sur la théorie de la surcontrainte de Perzyna et sur le modèle élastoplastique Cam-Clay Modifié. Elle a été implantée dans un programme d’éléments finis CESAR_LCPC, et appliquée pour analyser le comportement visqueux de l'argile naturelle. Le modèle proposé a été vérifié en utilisant des résultats des essais au laboratoire et in situ sur plusieurs argiles d’origines diverses, en particulier des essais pressio-triax sur l'argile de Saint-Herblain. Une méthodologie d’identification des paramètres du sol à partir des essais pressiométriques a été proposée et appliquée sur les essais à vitesse de déformation contrôlée. Elle a été validée en employant les paramètres ainsi déterminés pour simuler d’autres types d'essai tels que la relaxation et le fluage. Les conditions de drainage pendant les essais pressiométriques ont été également analysées pour expliquer l'effet de la vitesse de déformation sur l'évolution de la pression interstitielle et de la pression totale. Le comportement de sols compressibles sous le remblai de Sackville renforcé par géotextile et sous le remblai de Yuhuan traité par les drains verticaux PVD a été simulé. Les résultats calculés pour les tassements, les déplacements verticaux et horizontaux et les pressions interstitielles sont en bon accord avec des résultats observés. Les résultats ont prouvé que le modèle peut d'une manière satisfaisante décrire le comportement visqueux du sol tels que l'influence de la vitesse de chargement, le fluage et la relaxation. La méthode d'identification des paramètres nous a permis de déterminer efficacement les paramètres, y compris les paramètres visqueux et hydrauliques à partir des essais à vitesse de déformation contrôlée. Nous disposons donc d’un outil de calcul efficace pour prévoir le comportement à long terme du sol de fondation pendant et après construction, en particulier de remblais sous sols compressiblesThe purpose of this study is to present the development of an elasto-viscoplastic model for normally consolidated clay, based on the framework of Perzyna’s overstress theory and Modified Cam-Clay model. It was implemented in a finite element program CESAR_LCPC, and applied to analyze the time-dependent behavior of soft clay. The proposed model was verified using laboratory and in situ testing on several natural clays, including pressio-triax tests on Saint-Herblain clay. A methodology for identifying soil parameters from pressuremeter tests was proposed and applied on controlled strain rate tests. Then it was validated by using the determined parameters for simulating other types of tests such as stress relaxation and creep. The drainage conditions during the pressuremeter tests were also analyzed to explain the strain rate effect on the evolution of pore pressure and total pressure. The behavior of compressible sol under Sackville embankment reinforced by geotextile was simulated as well as Yuhuan embankment treated by vertical PVD drains. The calculated results for the settlements, displacements and pore pressures were in good agreement with in situ results. The results showed that the model can satisfactorily describe the time-dependent behavior of soils such as strain rate effect, creep and stress relaxation. The identification method allowed us to efficiently determine soil parameters, including viscous and hydraulic parameters from controlled strain rate pressuremeter tests. The EVP-MCC can predict the long term behaviour of foundation soils under embankment loading during and after construction
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Abdulhameed, Hemin. "Réponse viscoélastique-viscoplastique en grandes déformations du polyéthylène : observations expérimentales, modélisation constitutive et simulation." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10055/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est une contribution à l’étude de la réponse mécanique en grandes transformations du polyéthylène. Dans une première partie, des observations expérimentales sont données sur la réponse mécanique dépendante du temps de polyéthylènes contenant une large gamme de fractions cristallines. Dans une seconde partie, un modèle de comportement viscoélastique-viscoplastique est développé pour reproduire, lorsque le taux de cristallinité évolue, la transition progressive entre la réponse mécanique typique des thermoplastiques et celle plus typique des élastomères. Afin d’identifier les paramètres du modèle, une méthode déterministe analytique et une méthode numérique, basée sur un algorithme génétique, sont développées. Dans une troisième partie, le modèle de comportement proposé est implanté dans un code de calculs par éléments finis et utilisé pour prédire la réponse d’échantillons multi-couches de polyéthylènes à différentes fractions cristallines. Des comparaisons entre les simulations et les données expérimentales (en termes de réponse mécanique et d’évolution de la striction) mettent en évidence les capacités prédictives du modèle proposéThis PhD dissertation deals with the large-strain mechanical response of polyethylene. In a first part, experimental observations are reported on the time-dependent mechanical response of polyethylene materials containing a wide range of crystal fractions. In a second part, a large-strain viscoelastic-viscoplastic constitutive model is developed to capture the progressive transition from thermoplastic-like to elastomeric-like mechanical response of polyethylene materials, as the crystal content changes. In order to identify the model parameters, an analytical deterministic scheme and a practical, “engineering-like”, numerical tool, based on a genetic algorithm are developed. In a third part, the proposed constitutive model is implemented into a finite element code and used to predict the response of multi-layered polyethylene specimens with different crystal fractions. Comparisons between the simulations and the experimental data (in terms of mechanical response and necking evolution) point out the model predictive capabilities
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Thomas, Anoop Ebey. "Modélisation numérique thermo-viscoplastique du procédé de forgeage des métaux par l’Approche Pseudo Inverse." Thesis, Reims, 2019. http://www.theses.fr/2019REIMS003/document.
Full textAbstract:
Le forgeage à chaud est un procédé de formage des métaux utilisé pour former des matériaux qui sont difficiles à former à froid ainsi que pour réaliser des géométries complexes. La réduction de la limite d’élasticité à haute température et une augmentation subséquente de l’aptitude à la mise en forme constituent le principal mécanisme à l’origine du procédé. Les méthodes numériques constituent un moyen efficace de prédire les états de contrainte / déformation du produit à différentes étapes de la mise en forme. Bien que les méthodes classiques soient suffisamment précises pour fournir une représentation appropriée du procédé, elles ont tendance à être coûteuses en ressources informatiques. Cela limite leur utilisation dans des cas concret, en particulier pour des études d’optimisation du procédé. L’approche pseudo inverse (API), développée dans le contexte du forgeage à froid 2D axisymétrique, fournit une estimation rapide des champs de contrainte et de contrainte dans le produit final pour une forme initiale donnée. Dans ce travail, l’API est étendue pour inclure les effets thermiques et visco-plastiques dans le procédé de forgeage ainsi que dans le cas général 3D. Les résultats sont comparés aux codes commerciaux disponibles basés sur les approches classiques pour montrer l’efficacité et les limites de l’API. Les résultats obtenus indiquent que l’API est un outil assez efficace pouvant être utilisé à la fois pour des simulations 2D et 3D du forgeage à chaudHot forging is a metal forming process used to form difficult-to-form materials as well as to achieve complex geometries. The reduction of yield stress at high temperatures and a subsequent increase in formability is the primary mechanism that drives the process. Numerical methods provide an efficient means to predict the material yield and the stress/strain states of the product at different stages of forming. Although classical methods are accurate enough to provide a suitable representation of the process, they tend to be computationally expensive. This limits its use in practical cases especially for process optimization. Pseudo Inverse Approach (PIA) developed in the context of 2D axisymmetric cold forming, provides a quick estimate of the stress and strain fields in the final product for a given initial shape. In this work, the PIA is extended to include the thermal and viscoplastic effects on the forging process as well as to the general 3D case. The results are compared with commercially available software, based on the classical approaches, to show the efficiency and the limitations of PIA. The results obtained indicate that PIA is a quite effective tool that can be used for both 2D and 3D simulations of hot forging
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Teodorescu, Mihaela. "Application d'une formulation explicite en vitesse à la modélisation numérique du forgeage." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00274705.
Full textAbstract:
Ce travail apporte une contribution à la modélisation numérique du forgeage à chaud à grande vitesse. Dans ce cadre, une formulation dynamique partiellement explicite en accélération/pression est proposée. Tout d'abord, plusieurs formulations implicites vitesse/pression (quasi-statique et dynamique) sont présentées et discutées. Leur solution est considérée comme référence par la suite. La formulation dynamique partiellement explicite est ensuite présentée dans le contexte viscoplastique. La vitesse courante étant supposée connue, le traitement du comportement non-linéaire du matériau est évité. Ainsi, le système associé au problème est linéaire. La discrétisation éléments finis est basée sur le mini-élément P1 + /P1. Son application à une approche dynamique mixte accélération/pression est examinée et quelques approximations sont effectuées afin de simplifier la formulation. Cette nouvelle approche a été implémentée avec succès dans une version du code FORGE2. Des comparaisons avec les approches implicites de référence ont été réalisées pour des tests de traction et de compression et prouvent la pertinence de notre approche. Une amélioration concernant la perte de volume est constatée. De plus, une réduction du CPU d'au moins 20% est obtenue lorsque le même pas de temps est utilisé dans les cas implicite et partiellement explicite. La procédure est généralisée au cas élasto-viscoplastique. Afin de simplifier la résolution du problème, une nouvelle stratégie est explorée. Elle consiste à résoudre un système linéaire uniquement en pression. L'accélération est calculée ensuite explicitement en fonction de la pression. Les estimations réalisées nous font envisager des gains significatifs de temps de calcul en 2D et en 3D. La formulation partiellement explicite proposée représente donc une alternative pour la simulation du forgeage à chaud.
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Robinet, Pascal. "Étude expérimentale et modélisation du comportement viscoplastique anisotrope du zircaloy 4 dans deux états métallurgiques." Besançon, 1995. http://www.theses.fr/1995BESA2003.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail porte sur l'etude et la modelisation du comportement viscoplastique anisotrope du zircaloy 4 dans deux etats metallurgiques differents a savoir recristallise et detendu. Une importante campagne experimentale est realisee entre 20 et 450c. A 350c l'anisotropie est quantifiee de facon detaillee grace a des essais monotones et cycliques uni et biaxes de traction-compression, traction-torsion et traction-pression interne. Les resultats laissent supposer que les coefficients d'anisotropie ne dependent pas de la temperature. Au voisinage de 300c la fluidite de cet alliage presente un minimum tres marque. Ce comportement est attribue au vieillissement dynamique souvent observe dans les solutions solides d'insertion. Dans la derniere partie nous proposons l'extension au cas du zircaloy 4 de la formulation d'un modele viscoplastique unifie. L'introduction de l'anisotropie dans ce modele s'effectue par l'intermediaire de quatre tenseurs d'ordre 4 affectant les directions d'ecoulement, les parties lineaires des ecrouissages cinematiques, ainsi que les restaurations dynamiques et statiques. L'identification de ce modele est discutee et realisee a 350c
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Jarkas, Marwan. "Etude expérimentale et modélisation du comportement viscoplastique du titane pur à grande vitesse de déformation." Metz, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1999/Jarkas.Marwan.SMZ9927.pdf.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse est le développement d'un modèle de loi de comportement viscoplastique pour le titane-alpha, qui se base sur l'évolution de la microstructure. Afin d'établir le cadre de l'étude et d'isoler les variables que nous utilisons par la suite, nous commencons par présenter les phénomènes qui sont généralement observés lors de la déformation plastique. Le premier problème qui se pose lors de l'établissement d'une loi de comportement est le choix des variables internes (comme la densité de dislocations et la présence des macles). Celles-ci doivent être indépendantes et représentatives des phénomènes que l'on veut modéliser. De plus, elles doivent être opérationnelles, c'est-à-dire que l'on peut effectivement mesurer leur valeur expérimentale, de préférence simplement, sinon directement. La première partie expérimentale comprend la mise au point d'un dispositif de compression et une série d'essais mécaniques sur le titane pure. La méthode expérimentale adoptée pour nos essais est l'impact direct. Cette méthode complétement originale consiste en un impact direct du projectile à bout plat, propulsé par un canon à gaz, sur l'éprouvette. Ce dispositif permet d'atteindre de très hautes vitesses de déformation (5 10 4 s - 1) et de choisir à l'avance la vitesse d'impact du projectile. La seconde partie consiste en la reformulation d'un modèle à partir de considérations sur les mécanismes physiques et la restitution de phénomènes liés à l'histoire du chargementThe object of this thesis is the development of a model of viscoplastic behavior for titanium-alpha, which is based on the evolution of the microstructure. In order to establish the framework of the study and to isolate the variables which we use thereafter, we start by presenting the phenomena which are generally observed at the time of the plastic deformation. The first difficulty which arises during the stablishment of behavior is the choice of the internal variables (like the density of dislocations and the presence of the twins). Those must be independant and representative of the phenomena which one wants to model. Moreover, they must be operational, i. E. That one can measure their experimental value indeed, preferably simply, if not directly. The first experimental part includes the development of a device of compression and a series of mechanical tests on titanium pure. The experimental method adopted for our tests is the direct impact. This completely original method consists of a direct impact of the projectile with flat end, propelled by a gas gun, on the test-tube. This device makes it possible to reach very high speeds of deformation (~ 5x10(4) s-1) and to choose in advance the impact speed of the projectile. The second part consists of the reformulation of a model starting from considerations on the physical mechanisms and the restitution of phenomena related to the history of the loading
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Hajdu, Attila. "Modélisation numérique du comportement viscoplastique endommageable des roches et application aux ouvrages souterrains de stockage." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2003. http://www.theses.fr/2003GRE10203.
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Joëssel, Louis. "Modélisation micromécanique du comportement viscoplastique d'un polycristal poreux : application à un acier inoxydable austénitique irradié." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0402.
Full textAbstract:
La température élevée et l’irradiation prolongée que subissent les aciers inoxydables austénitiques des internes de cuve des réacteurs à eau pressurisée entraînent potentiellement l’apparition de cavités au sein des grains de la structure polycristalline du matériau considéré. Ces cavités peuvent modifier les propriétés mécaniques du matériau. Tout d’abord, ce travail de recherche propose de modéliser le comportement viscoplastique de monocristaux poreux, principalement via trois approches. Premièrement, le monocristal poreux est idéalisé comme un assemblage d’une infinité de sphères homothétiques ; deuxièmement, le monocristal poreux est idéalisé comme un laminé de rang infini ; troisièmement, le monocristal poreux est idéalisé comme une microstructure périodique dont le comportement est évalué par des simulations à base de transformées de Fourier rapides. Ensuite, les estimations pour monocristaux poreux sont exploitées via une démarche de double changement d’échelles pour modéliser le comportement viscoplastique d’un polycristal poreux. En vue d’une application sur les aciers d’étude, les paramètres matériau du modèle polycristallin poreux sont identifiés à partir de simulations sur des microstructures périodiques où localement le comportement cristallin est décrit par une loi de comportement spécialement dédiée à cet acier inoxydable austénitique irradié prenant en compte l’évolution des défauts dus à l’irradiation. De manière générale, ce travail cherche à proposer des outils de modélisation innovants, performants, et applicable à une grande variété de configuration cristalline, mais aussi facilement applicables aux aciers inoxydables auténitiques irradiésAustenitic stainless steels employed as internals in pressurized water reactor vessels may nucleate intragranluar voids when exposed to prolonged irradiation and high temperature. The voids, almost spherical in shape, modify the mechanical behavior of the material. This work explores three different approaches in order to model viscoplasticity of voided single crystals. The first approach consists in idealizing the voided crystal as a hollow sphere assemblage made of crystalline material. The second approach consists in idealizing the voided crystal as a sequential laminate of infinite rank obeying an isotropic lamination sequence. The third approach consists in idealizing the voided crystal as a periodic medium with a complex unit cell, and computing the mechanical fields numerically via a Fast Fourier Transform algorithm. Then, the estimates for porous single crystals are used to model the viscoplasticity of voided polycrystals via a double up scaling process. Finally, in order to apply the present model to an irradiated austenitic stainless steel, the constitutive material parameters are identified with numerical simulations on periodic unit cells where locally the constitutive behavior is described by a phenomenological model especially devoted to this irradiated austenitic stainless steel, taking account of the evolution of irradiation defects. As a general rule, this work aims at delivering innovative, high-performance modeling tools, applicable to a wide variety of crystalline materials together with irradiated austenitic stainless steels
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Pipard, Jean-Marc. "Modélisation du comportement élasto-viscoplastique des aciers multiphasés pour la simulation de leur mise en forme." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00668551.
Full textAbstract:
En raison du durcissement des normes d'émissions de CO2 par l'Union Européenne, les constructeurs automobiles sont contraints d'alléger leurs véhicules, particulièrement en diminuant l'épaisseur des pièces. Par conséquent, les fournisseurs d'acier doivent proposer de nouveaux aciers capables, à épaisseur plus faible, de garantir une sécurité des passagers identique voire meilleure. Augmenter la résistance mécanique ne suffit pas puisque les propriétés de mise en forme se retrouvent diminuées. Un compromis peut être trouvé en optimisant la microstructure en combinant par exemple les bonnes propriétés de différentes phases comme dans les nouvelles générations d'aciers multiphasés. L'optimisation de la microstructure peut demander un nombre d'essais expérimentaux conséquent. La simulation numérique représente un outil efficace permettant de diminuer le temps et les coûts de conception en diminuant considérablement les campagnes expérimentales. Ce travail de thèse vise à développer un outil numérique capable de modéliser le comportement élasto-viscoplastique des aciers multiphasés lors de simulations numériques 3D de mise forme dans le logiciel de calcul par éléments finis Abaqus. Une loi phénoménologique à base physique a été formulée de manière incrémentale dans un cadre tensoriel afin de modéliser le comportement élasto-viscoplastique des phases constitutives. Cette loi originale a été confrontée à la fois à des essais expérimentaux et à d'autres modèles issus de la littérature. Le comportement macroscopique de l'acier multiphasé est obtenu en utilisant un schéma autocohérent écrit spécifiquement pour des matériaux hétérogènes élasto-viscoplastiques. Par ailleurs, une nouvelle approche micromécanique visant à introduire des effets de longueurs internes microstructurales (taille de grain, taille de particule, etc.) est proposée et validée à l'aide de données expérimentales. Enfin, l'outil numérique développé dans ce travail de thèse est appliqué à la simulation d'essais de traction uniaxiale et de pliage en V afin d'évaluer la pertinence des phénomènes physiques (tels que la striction, les effets de vitesse de déformation sur la localisation et l'effet Bauschinger) dus au mélange de phases élasto-viscoplastiques.
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Druon, Sébastien. "Modélisation et recalage d'objets et d'environnements en déformation viscoplastique : Aide au geste pour les métiers matière." Montpellier 2, 2004. http://www.theses.fr/2004MON20213.
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Jaouen, Olivier. "Modélisation tridimensionnelle par éléments finis pour l'analyse thermo-mécanique du refroidissement des pièces coulées." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1998. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00688778.
Full textAbstract:
Le présent travail se situe dans le cadre de l'analyse thermo-mécanique de la solidification par éléments finis des pièces coulées. Il fait suite à de précédentes études ayant donné lieu à l'écriture d'un premier modèle tridimensionnel permettant déjà de simuler le refroidissement d'une pièce de fonderie d'un point de vue thermique dans l'ensemble des composants du système et mécanique dans la pièce. Cependant, au vu des phénomènes macroscopiques intervenant lors de la solidification, il apparait que l'hypothèse préliminaire des moules rigides est mise en défaut notamment dans le cas de pièces massives. Une partie de notre travail a donc consisté en l'implantation d'un couplage entre la pièce et les différents composants du moule permettant ainsi de prendre en compte leurs interactions. Ce couplage est basé sur une gestion du contact par méthode de pénalisation intégrée avec transfert des contraintes par interpolation. Il a été validé par rapport à des résultats expérimentaux et semi analytiques. D'autre part, l'hypothèse de quasi staticité de la partie liquide de la pièce est elle aussi mise en défaut par le phénomène de convection naturelle. Afin de parfaitement capter ce phénomène, l'implantation d'une loi de comportement viscoplastique dans la partie liquide de la pièce a été effectuée amenant a un couplage de loi de comportement au sein de la pièce. Ceci a été possible par une gestion particulière de l'élément fini P1+/P1 adapté aux deux lois, viscoplastique et élasto-viscoplastique. Par ailleurs, les mouvements de matière, mettant à mal la formulation lagrangienne réactualisée, ont été traites par une formulation eulérienne-lagrangienne. Les mouvements du maillage sont ainsi dissociés de ceux de la matière permettant la modélisation des boucles de convection tout en assurant un suivi des mouvements de surface libre. Afin de diminuer les temps de calcul, une gestion du pas de temps basée sur un estimateur à posteriori de l'équation de la chaleur a été mise en place et a permis un gain de temps significatif. Les développements ont été validés sur des cas académiques et industriels, montrant une bonne corrélation qualitative et quantitative.
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Youssef, Hiba. "Modélisation viscoplastique pour les déformations et les évolutions des textures dans les polycristaux : Homogénéisation par une loi intermédiaire." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. http://www.theses.fr/2008STR13016.
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Labbé, Mathieu. "Modélisation numérique de l'interaction d'un écoulement de fluide viscoplastique avec un obstacle rigide par la méthode SPH : Application aux laves torrentielles." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GRENU001/document.
Full textAbstract:
Dans le présent travail, nous étudions l'impact sur un obstacle rigide d'un écoulement transitoire à surface libre de fluide viscoplastique. Cette étude est conduite numériquement à l'aide de la méthode SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics), en y intégrant le modèle rhéologique de Herschel-Bulkley. Le code employé est adapté à nos besoins et validé sur des cas test classiques. Les caractéristiques locales de l'écoulement à proximité de l'obstacle sont analysées et deux régimes d'impact sont mis en évidence en fonction de la pente d'écoulement. L'étude des pressions exercées sur l'obstacle, conduite spatialement et temporellement en fonction de ces régimes d'impact, nous permet de mettre en évidence les rôles respectifs des composantes gravitationnelle et cinétique de la pression. Nos résultats sont comparés systématiquement à des résultats expérimentaux issus de travaux précédents et sont cohérents avec ces derniers. Une étude comparative de nos écoulements de fluide viscoplastique avec des écoulements de matériau granulaires de propriétés similaires nous conduit à mettre en évidence des caractéristiques communes entre les deux matériauxIn this work, we study the impact of a transient free-surface flow of viscoplastic fluid on a rigid obstacle. This study is conducted numerically using the SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) method, and the Herschel-Bulkley rheological model. The SPH code is adapted to our needs and validated on classic benchmarks. The local characteristics of the flow near the obstacle are analysed and two impact regimes are highlighted depending on the slope angle. By studying of the pressure exerted on the obstacle, both spatially and temporally, with regards to these impact regimes, we evidence the respective roles of the gravitational and kinetic components of the pressure. Our results are systematically compared with experimental data from a previous work and are shown to be consistent. A comparative study conducted on both our viscoplastic flows and flows of granular material of similar properties highlights common characteristics of the two materials
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Tchiyep, Piepi Guy. "Comportement viscoplastique avec rupture des argiles raides. Applications aux ouvrages souterrains." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523616.
Full textAbstract:
Les argiles raides sont généralement rencontrées à grande profondeur (plus de 300 mètres). Ces matériaux se caractérisent par leur teneur en eau relativement faible. De nombreux projets industriels justifient l'intérêt récent porté à ces matériaux. La thèse traite en particulier d'argiles raides susceptibles de répondre à des sollicitations par des déformations élastiques, plastiques et viscoplastiques. C'est la prise en compte simultanée d'une rupture engendrant des déformations plastiques et des déformations différées de types viscoplastiques qui font l'originalité de cette thèse. Cette nouvelle approche constitue une amélioration indispensable dans la description du comportement mécanique d'argiles raides. Ce travail est présenté en trois parties : la première partie est consacrée à l'étude expérimentale et à la modélisation du comportement mécanique des argiles raides. Dans cette partie, nous décrivons les matériaux considérés, et les essais réalisés. Nous discutons les résultats et élaborons un modèle viscoplastique avec rupture. La deuxième partie, « Application du modèle VPR au calcul d'un tunnel de section circulaire », est consacrée à l'élaboration d'une solution originale semi analytique et d'un algorithme implanté dans GEOMEC91. La troisième partie, « Application du modèle VPR au calcul 2d axisymétrique des tunnels soutenus et étude paramétrique », montre très clairement l'influence du modèle VPR sur la convergence du tunnel au moment de la pose du soutènement, et par conséquent sur les sollicitations de ce dernier. Les résultats des calculs montrent une forte influence de la cohésion à court terme sur la convergence du tunnel.
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Ramadan, Ahmad. "Modélisation et analyse de quelques problèmes de contact avec compliance normale et contrainte unilatérale." Thesis, Perpignan, 2014. http://www.theses.fr/2014PERP1207.
Full textAbstract:
Les phénomènes de contact entre des corps déformables ou entre un corps déformable et une fondation rigide sont des phénomènes omniprésents dans la vie courante. Ces phénomènes peuvent faire appel à des modèles mathématiques sophistiqués qui sont représentés par des systèmes d’équations aux dérivées partielles avec des conditions aux limites décrivant des processus de contact (avec ou sans frottement) complexes. Cependant, la théorie mathématique des problèmes de contact est un domaine d’études très large où de nombreux problèmes restent à investiguer. Le champ d’études de cette thèse concerne aussi bien l’élaboration de nouveaux modèles de contact et frottement que l’analyse mathématique et la résolution numérique des problèmes considérés. Dans ces travaux, notre objectif est d’apporter une contribution à cette théorie mathématique des problèmes de contact. En d’autres termes, l’objet de notre travail de thèse est d’étudier théoriquement et numériquement quelques problèmes de contact entre un corps déformable et une fondation rigide en utilisant plusieurs lois originales de comportement et de contact avec et sans frottementPhenomena of contact between deformable bodies or between a deformable body and a rigid foundation abound in everyday life. These phenomena may involve sophisticated mathematical models represented by systems of partial differential equations with boundary conditions describing complex contact processes (with or without friction). However, the mathematical theory of contact problems is a broad field of study where many issues remain to be investigated. The field studies of this thesis concerns, the development of new models of contact and friction as well as the mathematical analysis and numerical solution of the problems considered. In this work, our goal is to make a contribution to this mathematical theory of contact problems. In other words, the purpose of our thesis is to study theoretically and numerically some problems of contact between a deformable body and a rigid foundation using several original constitutive and contact laws with and without friction
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Bernabeu, Noé. "Modélisation multi-physique des écoulements viscoplastiques : application aux coulées de lave volcanique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GRENM001/document.
Full textAbstract:
Nous présentons une contribution autour de la modélisation des écoulements viscoplastiques. En vue d'applications réalistes telle que la simulation numérique des coulées de lave volcanique, le travail se concentre particulièrement sur les fluides complexes dont la rhéologie dépend fortement de grandeurs physiques telle que la température ou la concentration en particule. Nous développons un nouvel algorithme de résolution numérique des équations de Herschel-Bulkley combinant une méthode de Lagrangien augmenté à paramètre d'augmentation variable, une méthode des caractéristiques d'ordre 2 et une adaptation de maillage automatique. Sur des problèmes stationnaires ou en évolution tel que le problème test de la cavité entraînée, il apporte une solution efficace pour garantir à la fois une précision numérique élevée et un temps de calcul raisonnable. Cet algorithme est ensuite étendue et adapté au cas des rhéologies non-isothermes et aux suspensions. Concernant la simulation numérique des coulées de lave volcanique, nous détaillons une méthode de réduction par analyse asymptotique des équations de Herschel-Bulkley pour des écoulements de faible épaisseur sur une topographie arbitraire. Elle permet alors de décrire ces écoulements tridimensionnels de fluides viscoplastiques à surface libre par des équations bidimensionnelles surfaciques. Cette approche est ensuite étendue au cas non-isotherme en y ajoutant l'équation de la chaleur et des dépendances thermiques sur la rhéologie. Par intégration verticale de l'équation de la chaleur, on retrouve un modèle bidimensionnel. Le modèle non-isotherme est validé sur une expérience de dôme réalisée en laboratoire et une simulation numérique est réalisée autour d'une coulée qui a eu lieu sur le volcan du Piton de la Fournaise à la Réunion, en décembre 2010. La comparaison donne des résultats qui sont de notre point de vue satisfaisants et encourageantsWe present a contribution about modeling of viscoplastic flows. For realistic applications such as numerical simulation of volcanic lava flows, the work focuses particularly on complex fluids whose rheology strongly depends on physical quantities such as temperature or the particle concentration. We develop a new numerical resolution algorithm of Herschel-Bulkley's equations combining an augmented Lagrangian method with variable augmentation parameter, a second order characteristic method and an auto-adaptive mesh procedure. On stationary or evolving problems as the lid-driven cavity flow benchmark, it provides an effective solution to ensure both a high numerical accuracy within a reasonable computing time. This algorithm is then extended and adapted to the case of non-isothermal rheological and suspensions. On the numerical simulation of volcanic lava flows, we describe a method of reducing by asymptotic analysis of the Herschel-Bulkley's equations for thin flows on arbitrary topography. It allows to describe the three-dimensional flows of viscoplastic fluid with free surface by bidimensional surface equations. This approach is then extended to the non-isothermal case by adding the heat equation and thermal dependencies on rheology. By vertical integration of the heat equation, a two-dimensional model is maintained . The non-isothermal model is validated on a laboratory experiment of dome and a numerical simulation is performed on a December 2010 Piton de la Fournaise lava flow from La Réunion island. In our view, the comparison gives satisfactory and encouraging results
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Mondalek, Pamela. "Modélisation numérique du procédé de frittage flash." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00820191.
Full textAbstract:
Le SPS (Spark plasma sintering) ou frittage flash est une technique innovante de compaction de poudre. Ce procédé fait intervenir le courant électrique pour chauffer l'échantillon en appliquant simultanément une pression. Grâce à la vitesse de chauffage, le procédé SPS apparaît comme étant une technologie prometteuse dans le secteur aéronautique servant à produire des matériaux denses à microstructure fine, composés par des intermétalliques difficiles à fondre, à former et à usiner avec les procédés conventionnels. Cependant, la fabrication de formes complexes est problématique à cause des hétérogénéités en densité qui peuvent apparaître lors de la compaction et qui proviennent de la distribution de la température et des contraintes dans la poudre compactée. La distribution du courant, de la température et des contraintes, ainsi que leurs différents effets, font l'objet d'une large étude, étant responsables de l'homogénéité de la microstructure. Une modélisation numérique 3D du procédé est réalisée, dans le cadre de la librairie CimLib. Elle englobe trois problèmes physiques fortement couplés : électrique, thermique et mécanique. Nous utilisons une approche monolithique qui consiste à résoudre une équation pour chaque problème sur un maillage unique représentant outils et poudre. Tout d'abord le couplage électrique-thermique est modélisé et les simulations numériques sont validées. Une loi de comportement viscoplastique compressible s'appuyant sur un modèle d'Abouaf est utilisée pour modéliser la densification de la poudre de TiAl. Ce modèle est validé par plusieurs cas tests de compaction de poudre dans un contexte lagrangien puis eulérien avant de passer à une simulation complète de couplage électrique-thermique-mécanique. Dans ce contexte monolithique, nous développons un modèle pour prendre en compte les effets du frottement entre la poudre et le moule. Enfin, la loi de comportement utilisée est identifiée pour la poudre intermétallique de TiAl. Le frittage par SPS d'échantillons de différentes tailles est simulé. Les résultats en termes de distribution de densité et déplacement sont validés grâce à une comparaison avec l'expérience.
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Ghali, Chokri El. "Contribution à la modélisation du comportement viscoplastique monotone et cyclique avec vieillissement des alliages à base nickel : cas de l'Udimet 500 à 700 °C." Compiègne, 1988. http://www.theses.fr/1988COMPD112.
Full textAbstract:
Ce mémoire s'intéresse à la description macroscopique du comportement viscoplastique (monotone et cyclique) vieillissable des alliages base Nickel. On commence par faire le point sur les travaux de ces dernières années consacrées à l'étude et au développement des lois de comportement monotone et cyclique. On examine le cas particulier de l'alliage à base Nickel ; l'Udimet 500 utilisé dans l'industrie aéronautique. On insiste sur le comportement viscoplastique de cet alliage à la température de 700 °C vis à vis du phénomène de vieillissement. On établit un bilan des différents types d'essais susceptibles de caractériser cet alliage et de mettre en évidence le vieillissement et son interaction avec d'autres processus. On développe enfin dans le cadre thermodynamique des processus irréversibles, un modèle permettant de reproduire les effets monotones et cycliques de l'Udimet 500 à 700 °C et surtout les effets dus au vieillissement. On termine par une série de confrontation entre le calcul et l'expérience pour des essais sous chargements uni axiaux variésThe present thesis deals with macroscopic description aging and viscoplastic (monotonic and cyclic) behaviour of based-Nickel alloys. At the beginning, we present a summary of the previous and current works done for the development of the law for the monotonic and cyclic behaviour. Than we examine the particular case of the based-Nickel alloys ; Udimet 500 used in the aeronautic industry. We emphasize on the viscoplastic behaviour of this alloys at 700 °C temperature towards the aging phenomena. We set up the results for different test to point out the aging and its interaction with other process. In the thermodynamic basis of the irreversible process, we develop a model which is able to show the monotonic and cyclic effects of Udimet 500 at 700 °C, and specially the effects of the aging. At the end, we compare the numerical and experimental result for a variety of uniaxial loadings
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Tran, Ngoc Giang. "Etude expérimentale et numérique de l'influence des interactions contenant/contenu sur le comportement élasto-viscoplastique d'emballages en polyéthylène haute densité." Thesis, Reims, 2015. http://www.theses.fr/2015REIMS037/document.
Full textAbstract:
Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié l'interaction contenant-contenu entre un emballage à base de polyéthylène haute densité (PEHD) et l'acétate d'amyle considéré comme diffusant. Nous nous sommes plus précisément intéressés à l'impact du phénomène de sorption et de diffusion sur les propriétés mécaniques en sollicitations statique et de fluage de flacons en PEHD à différents stades du vieillissement physique. Une campagne expérimentale a été menée et une base de données issue d'essais menés sur des éprouvettes prélevées sur des flacons ainsi que d'essais de structure réalisés sur des flacons a été constituée. L'analyse des différents résultats expérimentaux a notamment mis en évidence la nature fickienne du phénomène de diffusion et la chute de la résistance à la compression verticale des flacons. Nous avons ensuite proposé la modélisation du comportement mécanique du PEHD avec prise en compte du transfert de masse induit par le phénomène de diffusion. Des modèles élastoviscoplastique et de fluage ont été proposés et implémentés dans le code de calcul en éléments finis ABAQUS. Les paramètres de ces modèles ont été identifiés à partir de sollicitations simples par la résolution d'un problème d'optimisation, et les modèles ainsi identifiés ont été validés par la simulation numérique d'essais réalisés sur des flacons. Les résultats numériques obtenus sont en très bonne adéquation avec les mesures expérimentalesAs part of this thesis, we studied the container-content interaction between a high-density polyethylene-based packaging (HDPE) and amyl acetate considered as diffusing agent. We were specifically interested in the impact of sorption and diffusion phenomenon on mechanical properties of HDPE bottles under static and creep conditions at different stages of physical aging. Several uniaxialtests have been performed on samples cut from bottles and structural tests have been performed on bottles. The analysis of such various experimental results has highlighted in particular the Fickean nature of the diffusion phenomenon and the fall of the vertical compression strength. We have then focused onthe modeling of the mechanical behavior of HDPE taking into account the mass transfer induced by the diffusion phenomenon. Elasto-viscoplastic and creep models have been proposed and implemented in the finite elements code ABAQUS. The parameters of these models have been identified from simple tests by solving an optimization problem, and thus identified models have been validated by numerical simulation of vertical compression of HDPE bottles. Numerical results are in very good agreement with experimental measurements
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Kalck, Charlotte. "Caractérisation métallurgique et modélisation de la tenue en fluage à 550°C des liaisons soudées en acier Grade 92." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00821830.
Full textAbstract:
Ce projet de thèse s'inscrit dans le cadre du développement de la future génération de réacteurs nucléaires, la génération IV. L'acier Grade 92, appartenant à la famille des aciers à 9-12% de chrome, est un candidat potentiel pour des composants de cette future génération de centrales. Ces structures sont assemblées par soudage.L'objectif de ce projet est de caractériser expérimentalement et de modéliser le comportement en fluage à 550°C de ces joints soudés en acier Grade 92 (9Cr-0,5Mo-1,8W-V-Nb).L'une des grandes problématiques des soudures en acier à 9 % de chrome est leur sensibilité à la rupture de type IV (rupture en zone intercritique (ICHAZ) ou dans la zone à petits grains (FGHAZ)) qui se produit généralement lors de sollicitations en fluage à basses contraintes et à hautes températures.Deux produits d'apports sont utilisés pour l'étude. Les soudures sont issues de l'assemblage par procédés TIG de deux tubes en position bout à bout. Une campagne d'essais de fluage à 550 °C sur éprouvettes travers joint en acier Grade 92 a été menée. Les expertises réalisées sur les éprouvettes de fluage indiquent que la rupture se produit en ICHAZ y compris pour les essais de fluage les plus courts (moins de 1000h).La modélisation du comportement en fluage du joint soudé complet a nécessité au préalable d'obtenir un modèle de comportement de chaque zone, en particulier de l'ICHAZ et de la zone fondue.Des essais de fluage sur des éprouvettes entaillées prélevées dans le joint ont permis d'accéder au comportement en fluage de ces deux zones. Une méthode complémentaire a été utilisée afin d'obtenir le comportement en fluage de l'ICHAZ. Cette méthode consiste à réaliser des essais de fluage sur des éprouvettes en microstructure de synthèse de la zone intercritique.Une caractérisation microstructurale fine de différentes zones de la soudure a été entreprise. Afin de comprendre les raisons de la faible résistance mécanique en fluage de l'ICHAZ, les microstructures de l'ICHAZ et du métal de base ont comparées à différentes échelles (MEB, EBSD, MET). Cette comparaison a également permis de valider la microstructure de synthèse. La caractérisation microstructurale des deux zones ne révèle pas de différences significatives ni sur la matrice de martensite revenu, ni en termes de précipitation. L'origine de sa moindre résistance à l'écoulement viscoplastique n'est donc pas résolue.Un effet de structure lié aux différences de propriétés mécaniques des zones de la soudure, est quantitativement étudié par modélisation des essais de fluage sur joint complet.
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Schäffler, Isabelle. "Modélisation du comportement elasto-viscoplastique anisotrope des tubes de gaine du crayon combustible entre zéro et quatre cycles de fonctionnement en réacteur à eau pressurisée." Besançon, 1997. http://www.theses.fr/1997BESA2076.
Full textAbstract:
Le parc nucléaire français fournissant plus de 75% de la production nationale d'électricité, la puissance des REP doit pouvoir être adaptée à la demande du réseau électrique. Par ailleurs, EDF souhaite augmenter la durée de vie des assemblages combustibles. Ces conditions de service provoquent des interactions répétées entre la pastille et la gaine (IPG) du crayon combustible. Nous présentons dans ce mémoire un modèle décrivant le comportement anisotrope viscoplastique de tubes de gaine en Zircaloy-4 détendu irradiés entre 0 et 4 cycles. L'anisotropie est décrite dans la modélisation au moyen de quatre tenseurs d'ordre 4 affectant les directions d'écoulement, les parties linéaires, ainsi que les restaurations dynamique et statique des variables d'écrouissage cinématique. Le modèle a été identifié à 350°C et 400°C sur des tubes de gainage représentatifs de ceux introduit dans les REP d'EDF. Les effets de la température affectent l'équation d'état ainsi que le terme de restauration statique. Le modèle proposé permet de reproduire des chargements complexes représentatifs d'une IPG à 350°C, 380°C et 400°C. L'irradiation provoque un durcissement et une diminution de la vitesse de fluage des gaines irradiées jusqu'à une fluence de 45. 10 puissance 24 n/m2 (E > 1 MeV). L'évolution des propriétés mécaniques sature au-dessus de cette fluence. Les propriétés élastiques des tubes de gainage ne sont pas modifiés par l'irradiation. L'introduction d'une variable d'état d'endommagement liée à la fluence permet d'imposer une augmentation de l'écrouissage cinématique, ainsi que la diminution du terme de restauration statique. Ce formalisme identifié à 350°C à partir d'essais monotones de traction et de fluage biaxés a été validé grâce aux essais mécaniques réalisés à 380°C et 400°C sur des gaines irradiées. L'application du modèle à un cas réel est illustré par le calcul éléments finis du comportement mécanique d'un crayon combustible soumis à une IPG.
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Shu, Cheng-Gang. "Modélisation physique, simulation numérique et investigation expérimentale de l'estampage à chaud des polymères thermoplastiques amorphes." Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2004/document.
Full textAbstract:
Le procédé d’estampage à chaud est considéré comme l'un des procédés les plus prometteurs de micro-Réplication pour l'élaboration des micro-Composants ou nano-Composants avec des matériaux polymériques dans différents domaines d'application . La mémoire consiste à caractériser les propriétés physiques des polymères thermoplastiques amorphes (PS, PMMA et PC) sur une large plage de température, ainsi que la modélisation physique, la simulation numérique et vérification expérimentale du procédé d’estampage à chaud.[...]Les propriétés visco élastiques des polymères retenus ont été caractérisées avec les essais décompression dynamiques. Le module de conservation, le module de perte et le facteur d'amortissement de polymère PMMA à partir de la température ambiante jusqu'à légèrement au-Dessus de Tg ont été obtenues. Le comportement visco élastique des polymères a été décrit par un modèle de Maxwell Généralisé et un bon accord a été observé. La simulation numérique des étapes du remplissage de procédé d’estampage à chaud a été réalisée enprenant compte des propriétés visco élastiques de polymère. Les effets de la température et dela pression de compression sur l'exactitude de réplication dans le procédé d’estampage à chaud ont été étudiés.[...]Un nouveau moule de compression complet, y compris le système de chauffage, le système de refroidissement et le système de vide a été développé dans notre groupe de recherche. Les dispositifs micro fluidiques avec la dimension de la cavité : environ 200 μm, 100 μm et 50 μmen PS, PMMA et PC plaque (épaisseur de 2 mm) ont été élaborés par le procédé d’estampage à chaud. Les effets des paramètres du procédé, tels que l’entrefer imposé, la température décompression, la matière compressée et la dimension de micro cavité, sur l’exactitude de réplication du procédé d’estampage à chaud ont été étudiésHot embossing process is considered as one of the most promising micro replication processes for the elaboration of micro or nano components with polymeric materials invarious application fields. The thesis consists to characterize the physical properties of widelyused amorphous thermoplastic polymers (PS, PMMA and PC) over a large temperature range,along with the physical modelling, numerical simulation and experimental verification of thehot embossing process.[...] The polymers’ viscoelastic properties have been characterized with the dynamical compression tests. The storage modulus, loss modulus and damping factor of PMMA polymerfrom ambient temperature to lightly above Tg have been obtained. The viscoelastic behaviourof polymer has been described by a proposed Generalized Maxwell model and a good agreement has been observed. The numerical simulation of filling stage of hot embossing process has been achieved by taking into account of polymer’s viscoelastic properties. Theeffect of compression temperature and pressure on the replication accuracy in hot embossing process has been investigated in the simulation.[...] A new complete micro compression mould tools, including heating system, cooling system and vacuum system have been developed in our research group. The microfluidic devices with the cavity dimension eq. to about 200 μm, 100 μm and 50 μm in PS, PMMA and PC plate(thickness eq. to 2 mm) have been elaborated by the hot embossing process. The effects of the processing parameters, such as the compressive gap imposed, compression temperature, embossed material and die cavity dimensions, on the replication accuracy of hot embossing process have been investigated
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Nciri, Mariem. "Modélisation du comportement des composites à fibres courtes non-alignées en dynamique." Thesis, Valenciennes, 2017. http://www.theses.fr/2017VALE0016/document.
Full textAbstract:
L’utilisation de composites à matrice thermoplastique renforcée par fibres courtes (TRFC) connait une forte croissance pour une large gamme d’applications industrielles pour des conditions de chargement extrêmes (e.g. pare-chocs d’automobiles). Il est donc indispensable de développer des modèles de comportement des TRFC tenant compte des spécificités du matériau pour une large gamme de vitesse de déformation. Toutefois, le comportement de ces composites est complexe. Cette complexité est due, en premier lieu, au comportement viscoélastique (VE)-viscoplastique (VP) de la matrice avec une sensibilité à la pression. A cela s’ajoute les caractéristiques complexes du renfort en termes de distributions d’orientation des fibres courtes. De plus, le comportement de ces composites est affecté par des phénomènes d’endommagement coexistants (e.g. endommagement de la matrice et décohésion l’interface fibre/matrice). Dans ce travail, un modèle permettant la prise en compte de l’ensemble de ces phénomènes est proposé. Sa formulation est basée sur la décomposition du matériau en un milieu matriciel et plusieurs milieux de fibres, sur la base d’une décomposition additive du potentiel thermodynamique. Cette approche permet une implémentation simplifiée avec une résolution successive (mais non indépendante) du comportement de chaque milieu. Un avantage immédiat est la possibilité de prendre en compte tout type de comportement matriciel et tout type d’orientation. L’interface fibre/matrice, siège de la transmission de l’effort est modélisée par un transfert par cisaillement, avec sur une hypothèse locale d’iso-déformation dans la direction de la fibre. L’endommagement ductile de la matrice est pris en compte par un modèle d’endommagement anisotrope. La dégradation de l’interface fibre/matrice est décrite par un modèle de décohésion initiée en pointe de fibres. Un critère de rupture se basant sur le taux maximal de vide crée par décohésion est enfin introduit. La caractérisation du modèle est basée sur des campagnes d’essais quasi-statiques et dynamiques pour le cas de polypropylène pur et renforcé par fibres courtes de verre, à différents angles de chargement par rapport à la direction d’injection. Ces essais sont complétés par des observations au microtomographe permettant la caractérisation des distributions d’orientation locale des fibres. Des observations au MEB ont enfin permis de constater une éventuelle influence de la vitesse de sollicitation sur les mécanismes d’endommagementShort fibre-reinforced composites are commonly used in a variety of engineering applications, including automotive and aerospace industry. Today, their use is progressively extended to parts possibly subjected to severe loading conditions (e.g. crash...), characterised by high strain rates. Therefore, an efficient modelling that takes into account material’s specificities at a large strain rate range is needed. A constitutive model of viscous behaviour of short-fibre reinforced composites (SFRC) where complex distributions of fibre orientations are taken into account is proposed in this work. The approach considered for the computation of composite macroscopic behavior is based on an additive decomposition of the state potential. The SFRC is assimilated to an assembly of several fibre media embedded in a polymeric matrix medium. One of the main assets of this approach is the possibility to model reinforcement with complex distributions of fibre orientations. Moreover, this decomposition allows the implementation of complex behaviour laws coupled with damage models. The polymeric matrix behaviour is typically strain-rate sensitive, i.e. viscoelastic-viscoplastic. This property has to be taken into account when the modelling of the composite behaviour over a large range of strain rate is intended. Therefore, a viscoelastic constitutive model, based on generalised Maxwell model, and a viscoplastic correction scheme, based on an overstress approach, are implemented for matrix material. The developed constitutive model is then coupled to two damage laws. The first one is introduced in the framework of Continuum Damage Mechanics in order to model the anisotropic ductile damage behaviour of the matrix material. The second one deals with fibre/matrix interfacial degradation through an interfacial debonding law. In order to identify the parameters involved in the present model, experimental tests are performed (case of polypropylene reinforced with short glass fibres). Microcomputed tomography is used for the characterisation of the fibres distribution of orientation. The efficiency of the proposed model is demonstrated by comparisons between numerical and experimental responses in different loading conditions, including dynamic loadings
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Julien, Jérôme. "Modélisation multi-échelle du couplage physico-chimie - mécanique du comportement du combustible à haute température des réacteurs à eau sous pression." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00506540.
Full textAbstract:
Dans le cadre de la problématique de l'Interaction entre la Pastille et la Gaine (IPG) d'un crayon combustible, il est nécessaire d'avoir une bonne description du comportement thermomécanique du combustible. Lorsque le combustible est soumis à de fortes variations de puissance, une des principales sollicitations provient du phénomène de gonflement gazeux induit par l'irradiation. En effet, le combustible est un milieu poreux contenant différents types de cavités et l'accumulation de produits de fission sous forme gazeuse dans toutes ces cavités entraîne un gonflement de la pastille. Or, ce gonflement gazeux va impacter le comportement mécanique de la pastille et particulièrement son comportement viscoplastique. Afin d'améliorer la description de ce comportement, il a été nécessaire de développer un modèle micromécanique capable de coupler deux types de modélisation relativement autonome : la physico-chimie simulant les transferts de gaz entre les différentes cavités et la mécanique estimant les déformations viscoplastiques du combustible. Ce travail de thèse consiste à mettre en relation ces deux disciplines à partir des cavités présentes dans le combustible : la mécanique calcule une évolution de la fraction volumique de cavités en tenant compte de leurs pressions et la physico-chimie tient compte de l'évolution de la fraction volumique des cavités pour calculer une pression interne cohérente. Afin de pouvoir décrire une microstructure beaucoup plus riche, un nouveau modèle micromécanique a été développé en utilisant une approche multi-échelles et qualifié pour la description du comportement viscoplastique du combustible nucléaire.
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Goncalves, Diogo. "Modélisation polycristalline du comportement élasto-viscoplastique des aciers inoxydables austénitiques 316L(N) sur une large gamme de chargements : application à l'étude du comportement cyclique à température élevée." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS089/document.
Full textAbstract:
L’acier 316L(N) est le matériau de référence pour les structures du circuit primaire des réacteurs nucléaires de quatrième génération, en raison de leur résistance mécanique à la température de fonctionnement, de l’ordre de 550°C. La thèse a permis de développer un modèle polycristallin, capable de prédire le comportement de ces aciers, basé sur la description du glissement viscoplastique des dislocation à haute température, de mise en œuvre simple et avec l’identification d’un nombre de paramètres matériau limité. La démarche de modélisation a été progressive. Lors de la première étape, nous avons proposé et validé une loi d'homogénéisation élasto-viscoplastique à champs moyens, grâce à de nombreux calculs par éléments finis, en considérant des durcissements plastique et des viscosités cristallines. Ensuite, un modèle de viscoplasticité cristalline, reposant sur les lois d’évolution des densités de différents types de dislocations, a été implémenté et les prédictions ont été validés en considérant un très grand nombre de résultats expérimentaux à faible. Le modèle a ensuite été enrichi afin de prendre en compte les mécanismes physiques supplémentaires observés à température élevée, comme la montée des dislocations, le vieillissement dynamique et l’apparition d’une structure de dislocation très hétérogène. Le modèle proposé nécessite uniquement l’ajustement de trois paramètres par identification inverse, utilisant seulement des essais de traction monotone avec saut de vitesse. Les prédictions du comportement mécanique en chargement uniaxial et cyclique sont également en bon accord avec les mesures expérimentales aux températures élevéesThe 316L(N) stainless steels is the reference material for the primary circuit structures of fourth-generation nuclear reactors. This alloy present high mechanical resistance at the operation temperature range of these reactors, of the order of 550 °C. This PhD allowed to develop a polycrystalline model based on the description of the viscoplastic dislocation slip at high temperatures, with straightforward implementation and with identification of a limited number of material parameters. The modeling process was progressive. In a first step, we proposed and validated a mean-field elastic-viscoplastic homogenization law, in comparison to numerous finite element calculations, considering crystalline plastic hardening and crystalline viscosity. Then, a model of crystalline viscoplasticity, based on the evolution laws of the different dislocations densities was implemented and the predictions were validated considering a very large number of experimental results at low temperature. The model was then enhanced to take into account the additional physical mechanisms observed at high temperature, such as dislocation climb, dynamic strain aging and the appearance of a very heterogeneous dislocation structure. The proposed model requires the adjustment of only three parameters by inverse identification, using only monotonic tensile tests at different strain rates. The mechanical behavior predictions in uniaxial and cyclic loading are also in good agreement with experimental measurements at high temperature
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Knoll, Mickael. "Modélisation multi-échelle de l'effet de la structure héritée sur la déformation des plaques continentales." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00369463.
Full textAbstract:
Afin de comprendre l'effet des structures préexistantes sur la déformation des plaques continentales, nous avons développé une méthode de modélisation mécanique multi-échelle utilisant une viscosité anisotrope induite par les Orientations Préférentielles du Réseau (OPR) des cristaux d'olivine présents dans le manteau. Cette méthode en couple le calcul viscoplastique autocohérent de la déformation d'un agrégat d'olivine à un code éléments finis 3D. Elle a été utilisée pour le calcul du comportement mécanique d'une plaque continentale soumise à une extension. Une première série d'expériences numériques sur l'extension de plaque lithosphérique présentant des OPR initiales d'olivine homogènes a permis de montrer que l'anisotropie mécanique macroscopique est fortement dépendante de l'orientation initiale de l'OPR. La seconde série de simulations analyse l'extension d'une plaque continentale présentant une zone présentant des OPR d'olivine héritées d'un événement tectonique précédant. Les résultats de ces calculs multi-domaines que l'anisotropie mécanique de l'olivine peut expliquer la réactivation des zones de cisaillement héritées lors du rifting. Les résultats obtenus dans les deux séries de modèles montrent que l'anisotropie mécanique macroscopique induite par l'évolution des OPR d'olivine dans le manteau supérieur est un paramètre clé pour la compréhension de la déformation des plaques continentales et pour expliquer la réactivation observée de structures tectoniques, tels que les grands décrochements, lors des épisodes tectoniques ultérieurs.
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Abida, Marwa. "Comportement hygroscopique et couplage hygromécanique dans les composites lin / époxy : approche expérimentale multi-échelle et modélisation." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMC281/document.
Full textAbstract:
Les renforts à base de fibres de lin sont aujourd’hui une alternative capable de concurrencer les fibres synthétiques conventionnelles puisqu’ils sont écologiques, économiques et présentent des propriétés mécaniques intéressantes. Cependant, leur inconvénient majeur est leur absorption d’eau potentiellement importante qui affecte leurs propriétés mécaniques. Ce projet de recherche propose d’étudier le comportement hygroscopique et le couplage hygro-mécanique dans les composites lin / époxy. Cette étude repose sur une approche expérimentale multi-échelle et une modélisation du comportement visco-élasto-plastique avec prise en compte du couplage hygro-mécanique des composites renforcés par des fibres de lin. Les cinétiques de diffusion dans l’époxy et dans le composite ont été modélisées par une loi de type Langmuir et Fick respectivement. Les coefficients d’hygro-expansion des composites et des fils élémentaires qui constituent le renfort tissu ont été déterminés expérimentalement. Une étude de l’influence du conditionnement jusqu’à saturation à différentes humidités relatives sur le comportement mécanique dans les trois directions du stratifié a également été menée. Cette étude a montré l’existence d’une teneur en eau optimale pour laquelle les propriétés mécaniques sont optimales. L’émergence d’un comportement à deux régions linéaires a été mise en évidence et attribuée à la présence d’hétérogénéités locales au sein du renfort tissu. Des essais de fluage / recouvrance et de relaxation / effacement ont permis de mettre en place un modèle visco-élasto-plastique avec prise en compte du couplage hygro-mécanique. Ce modèle offre de bonnes capacités de prédiction et permettra de prévoir le comportement des structures composites renforcés par des fibres de lin en atmosphère humideFlax fibre reinforcements are nowadays an alternative able to compete with conventional synthetic fibres since they are ecological, economic and have interesting mechanical properties. However, their major drawback is their potentially significant water absorption which affects their mechanical properties. This research project proposes to study the hygroscopic behaviour and hygro-mechanical coupling in flax / epoxy composites. This study is based on a multi-scale experimental approach. A modelling of visco-elasto-plastic behaviour taking into account the hygro-mechanical coupling within flax /epoxy composites is established. The diffusion kinetics in composites were modelled by a Fick law. However, the diffusion kinetics in epoxy were modelled by a Langmuir law. The hygro-expansion coefficients of the composites and the elementary yarns that constitute the fabric reinforcement were determined experimentally. A study of the influence of conditioning until saturation at different relative humidities on the mechanical behaviour in the three main directions of the laminates was conducted. This study showed the existence of an optimal water content for which the mechanical properties are maximum. The emergence of a two-linear-region behaviour was pointed out and attributed to the presence of local heterogeneities within the fabric reinforcement. Creep / recovery and stress relaxation tests were exploited in order to develop a visco-elastoplastic model with consideration of the hygro-mechanical coupling. This model offers good predictive capabilities and could be used to predict the behaviour of flax fibres reinforced composite structures in humid atmospheres
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Awarkeh, May. "Investigation of the long-term behaviour of Boom Clay." Electronic Thesis or Diss., Marne-la-vallée, ENPC, 2023. https://these.univ-paris-est.fr/intranet/2023/TH2023ENPC0001.pdf.
Full textAbstract:
ONDRAF est responsable, depuis 1980, de la gestion de sûreté des déchets radioactifs en Belgique. Pour garantir la sureté et la faisabilité du stockage géologique des déchets radioactifs, un laboratoire de recherche souterrain (URL) a été construit à Mol, en Belgique, dans la formation de l'argile de Boom. Pendant la construction et l’exploration, les performances de la barrière naturelle vont changer à long terme à cause de la convergence des galeries dans le temps, l'évolution de l'interaction entre l'argile de Boom et le revêtement en béton de la galerie, etc.Le présent travail de thèse vise à mieux comprendre le comportement à long terme de l'argile de Boom à l'aide d'essais de fluage oedométrique, d'essais à taux de déformation constant (CRS) et d'essais de fluage triaxial. De plus, les mécanismes microstructuraux liés au fluage et à l’effet du taux de déformation sont étudiés par la porosimétrie à intrusion de mercure (MIP), aidant à mieux comprendre le comportement mécanique.Le fluage en compression et en expansion obtenu à partir des essais oedométriques dépend fortement du niveau de contrainte et du nombre de cycles de déchargement/rechargement. D'après les paramètres de compressibilité et de fluage déterminés, on constate que le fluage en compression est accéléré sous un niveau de contrainte élevé pendant le chargement, tandis que le fluage en expansion atteint son maximum à un faible niveau de contrainte pendant le déchargement. Les résultats du MIP réalisés à différents niveaux des essais de fluage oedométrique montrent un changement de microstructure, passant d'une distribution unimodale pendant le chargement à une distribution bimodale pendant le déchargement, mettant en évidence le réarrangement des particules d'argile en structure dense et lâche, respectivement.Les tests CRS montrent que l'argile de Boom présente un comportement dépendant du taux de déformation. Ce comportement a été déduit de la relation unique entre (σ_v^',ε_v,ε ̇_v) à travers les courbes de compression à différents taux de déformation et mis en évidence par le concept d'isotach dans lequel les courbes se déplacent vers le haut avec l'augmentation du taux de déformation. Un bon accord entre les essais du CRS et les essais de fluage de l'oedomètre est obtenu.En outre, la déformation axiale (ε_1) et la déformation radiale (ε_3) mesurées lors des essais de fluage triaxiaux sont significativement affectées avec l'augmentation de la contrainte déviatrice constante appliquée (q_fluage), l'incrément du niveau de contrainte (∆SL), et la pression effective de confinement. La déformation volumétrique (ε_v) a montré une transition de comportement de la contraction à la dilatation et vice versa à des niveaux plus élevés de q_fluage. Pour l'argile de Boom, un seuil de fluage entre 20% et 40% de q_max sous une contrainte de confinement effective (σ_3^') est déterminé. Un fluage secondaire est identifié sous σ_3^'=4.5 MPa et à 90% de q_max, tandis qu’un fluage primaire pour tous les autres niveaux de q_fluage est observé. Une relation entre le taux de déformation de fluage axial (ε ̇_1) le comportement de changement de volume actuel est établie.Enfin, une nouvelle loi de comportement EVP, ACC-2 EVP, qui est une extension de l'ACC-2 EP, est formulée sur la base de la théorie NSFS et de la relation unique de taux de déformation-contrainte-déformation viscoplastique. La loi de comportement EVP proposée nécessite trois paramètres visqueux α,ε ̇_(v,ref)^vp,et p ̅_(c0,ref)^', qui peuvent être facilement déterminés à partir de la relation linéaire entre σ_y^' et ε ̇_v^vp obtenue à partir d'une série d’essai CRS. La loi de comportement ACC-2 EVP est capable de décrire divers comportements viscoplastiques, notamment les effets de taux et le fluage drainé. Un bon accord est obtenu entre les simulations et les mesures, montrant la performance de la loi de comportement développéeThe Belgian National Agency for Radioactive Waste and enriched Fissile Material (ONDRAF/NIRAS) is responsible, since 1980, for the safe management of radioactive waste in Belgium. To study and to demonstrate the feasibility of geological disposal of radioactive waste, an underground research laboratory (URL) was built in the Boom Clay Formation in Mol, Belgium. During the repository construction and exploration, the performance of the natural barrier will change in the long-term, because of the convergence of galleries over time, the evolution of the interaction between Boom Clay and the gallery concrete lining, etc.The present PhD work aims at better understanding the long-term behaviour of Boom Clay through oedometer creep tests, constant rate of strain (CRS) tests, and triaxial creep tests. Moreover, the microstructural mechanisms related to creep and strain rate effects are investigated through mercury intrusion porosimetry (MIP), helping better understand the time-dependent mechanical behavior.The compressive and expansive creep obtained from oedometer tests are strongly dependent on the stress level and the number of unloading/reloading cycles. From the compressibility and creep parameters determined for Boom Clay, it is found that the compressive creep is accelerated under high stress level during loading while the expansive creep reached its maximum at low stress level during unloading. The MIP results performed at different stages of the oedometer creep tests show a microstructure change from unimodal pattern during loading to a bimodal pattern during unloading, highlighting the rearrangement of the clay particles in dense and loose structure, respectively.The CRS tests highlight the strain rate-dependent behaviour of the Boom Clay. This behaviour was deduced from the unique relationship between (σ_v^',ε_v,ε ̇_v) through the compression curves at different strain rates and evidenced by the isotach concept in which the curves move upward with the increase of strain rate. The good agreement between the CRS tests and the IL oedometer creep tests indicates the capability of CRS in determining the compressibility parameters, and also the creep parameter (secondary deformation coefficient) based on the σ_p^'-ε ̇_v relationship.In addition, the axial strain (ε_1) and the radial strain (ε_3) measured during triaxial creep tests are significantly affected by the increases of the deviator stress (q_creep), the increment of the stress level (∆SL), and the effective confining pressure. The volumetric strain (ε_v) showed a transition in behaviour from contraction to dilatancy and vice versa at higher levels of constant q_creep. From triaxial tests on Boom Clay, a creep threshold between 20% and 40% of q_max under effective confining stress (σ_3^') is determined; two creep phases are identified, a secondary creep phase under σ_3^'=4.5 MPa at 90% of q_max, and primary creep for all other q_creep levels; and a relationship between the axial creep strain rate (ε ̇_1) and the current volume change behaviour is established.Finally, a new elasto-viscoplastic (EVP) model, ACC-2 EVP, which is an extension of the ACC-2 elasto-plastic (EP), is developed based on the nonstationary flow surface (NSFS) theory and the unique stress-strain-viscoplastic strain rate concept. The proposed EVP model requires three viscous parameters α,ε ̇_(v,ref)^vp,and p ̅_(c0,ref)^', which can be easily determined from the linear relation between σ_y^' and ε ̇_v^vp obtained from a set of CRS tests. The ACC-2 EVP model is able to describe various viscoplastic behaviours, including rate effects and drained creep. Good agreement between simulations and measurements was obtained, showing the performance of the model
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Lusso, Christelle. "Modélisation numérique des écoulements gravitaires viscoplastiques avec transition fluide/solide." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00977866.
Full textAbstract:
Nous nous intéressons à la modélisation et à la simulation numérique d'écoulements gravitaires transitoires à surface libre, pour des fluides visqueux et incompressibles. La loi de comportement est de type viscoplastique avec transition fluide/solide. Plus précisément, nous considérons la loi rhéologique de Drucker--Prager. Nous nous intéressons tout d'abord le cas unidimensionnel d'un écoulement longitudinal cisaillé. Nous étudions un modèle simplifié, avec terme source empirique, pour lequel nous concevons une méthode numérique pour le suivi de la position de l'interface entre la couche solide et la couche fluide. Nous présentons des résultats numériques, avec divers termes sources, et nous comparons ces résultats, lorsque la viscosité est petite, à la solution analytique non visqueuse. Dans le cas visqueux, nous étudions les phases de démarrage et d'arrêt de l'écoulement. Dans un second temps, nous étudions le cas bidimensionnel d'écoulement de Drucker--Prager avec surface libre. La loi de comportement du fluide est traitée par régularisation, et nous utilisons la méthode ALE pour traiter le mouvement du domaine. Nous présentons des résultats numériques pour l'étude de la mise en mouvement d'un talus.
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El, Khouja Nazek. "Une première approche de la modélisation numérique des écoulements viscoplastiques fonctionnels." Nantes, 2013. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=999c2e52-c900-45e6-b7cd-a7c99f90d0a9.
Full textAbstract:
De nombreux matériaux complexes sont obtenus par la transformation d’un assemblage granulaire humide en une pâte homogène viscoplastique. Cette transformation résulte d’une mise en écoulement de l’assemblage. C’est le cas notamment du malaxage de béton. Les travaux récents sur le comportement en écoulement des assemblages granulaires mettent en évidence la viscoplasticité mais aussi la friction. Toutefois, seul le caractère viscoplastique semble avoir fait l’objet de recherches mathématiques. Dans la littérature, le modèle de Bingham permet d’analyser la viscoplasticité. Dans cette thèse, le caractère frictionnel est produit en introduisant une dépendance à la pression dans le seuil de plasticité du modèle de Bingham. Le modèle résultant est nommé LVF. Les travaux portent alors sur l’étude théorique et numérique de LVF. Seul le problème LVF à seuil régularisé est entièrement résolu théoriquement et numériquement. A cet effet, trois problème sont analysés : un problème à seuil variable, LVF à seuil régularisé et LVF discret. Notamment, l’existence de la solution est montrée, un algorithme de résolution numérique basé sur l’existence d’un point fixe est construit pour la non-linéarité de seuil et une discrétisation spatiale par une méthode d’éléments finis mixtes approximation mixte bilinéaire-constante en vitesse-pression et bilinéaire discontinue pour les contraintes est mise en oeuvre. De plus, la convergence et la robustesse sont mises en évidence sur différents problèmes comme la géométrie de Couette et l’écoulement autour d’un cylindre. Enfin, la faisabilité de l’algorithme de résolution numérique est abordée dans le cas d’un malaxeur planétaireMany complex materials are obtained by transformation a moist granular assembly in a homogeneous viscoplastic paste. This transformation results setting a flow assembly. This is particularly the case concrete mixing. Recent work on the behavior viscoplasticity but also friction. However, only the viscoplastic character seems to have been the subject of mathematical research. In the literature, the Bingham model is used to analyze the viscoplasticity. In this thesis, the frictional character is obtained introducing a dependency pressure in plasticity yield stress Bingham model, named FVL. The work then focuses on the theoretical and numerical study of VFL. For this purpose, three types of problems are analyzed: problem with variable yield stress, FVL with regularized yield stress and discreet FVL. In particular, the existence of a solution is shown, a numerical resolution algorithm based on the existence of a fixed point is designed for non-linearty yield stress and a spatial discretisation by a mixte finite element method bilinear-constant in pressure- velocity and bilinear discontinous for stress is carried out. More, its convergence and robustness are evidenced on different geometry as Couette geometry and flow around a cylinder. Finally, the feasibility of the numerical resolution algorithm is proved in the case of a planetary mixer
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Zeng, Tao. "Modélisation multi-échelle des comportements plastiques et viscoplastiques des géomatériaux polycristallins." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10099/document.
Full textAbstract:
La plupart des géomatériaux sont hétérogènes à différentes échelles matérielles. Le comportement mécanique macroscopique de ces matériaux dépend directement de la composition minéralogique et de la microstructure ainsi que leurs évolutions. Cette étude fait un simple essai d'étendre le modèle polycristallin le plus largement utilisé en métallographie à un type de matériaux géologiques quasi-fragiles : le granit. La fonction de charge standard et le potentiel plastique sont modifiés pour tenir compte des principales caractéristiques mécaniques des géomatériaux, e.g. la sensibilité à la pression et la dilatance plastique. Ce modèle d'auto-cohérence d'abord proposé par Hill est adoptée pour relier les champs locaux et ceux globaux. La réponse du macropolycristal est déterminée par le procédé d'homogénéisation classique. La mise en œuvre de la procédure numérique de stress microscopique et macroscopique est donnée et les éventuelles difficultés rencontrées sont mis en évidence. L'identification de sept paramètres micromécaniques est brièvement décrite. La validité du modèle développé est vérifiée par la comparaison entre les prédictions du modèle et les données expérimentales sur le test conventionnels et aussi sur le test traditionnel -- compression triaxialeMost geomaterials are heterogeneous material at different scales. The macroscopic mechanical behavior of these materials depends directly on the mineralogical composition and microstructure as well as their evolution. The present study makes a simple trial to extend the most widely used polycrystalline model in metallography to a typical quasi-brittle geological material--granite. The standard yield criterion and plastic potential are modified to consider the main mechanical features of geomaterial, e.g. pressure sensitivity and plastic dilatancy. The full self-consistent model firstly proposed by Hill is adopted to relate the local fields and overall ones. And the macro response of polycrystal is determined by the classical homogenization process. The numerical implementation of local and macro stress update procedure are given and the possible difficulties encountered are pointed out. The identification of seven micromechanical parameters is briefly described. The validity of the developed model is checked through the comparisons between model's predictions and experimental data on both conventional and true triaxial compression tests, respectively
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Martin, Nathan. "Modélisation directe et inverse d'écoulements géophysiques viscoplastiques par méthodes variationnelles - Application à la glaciologie." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00920189.
Full textAbstract:
Résumé : Un certain nombre d'écoulements géophysiques, tels que les écoulements de glace ou de lave magmatique, impliquent le mouvement gravitaire à faible nombre de Reynolds d'un fluide viscoplastique à surface libre sur un socle rocheux. Leur modélisation fait apparaître des lois de comportement rhéologique et des descriptions de leurs intéractions avec le socle rocheux qui reposent sur des paramétrisations empiriques. Par ailleurs, l'observation systématique de ce type d'écoulements avec une grande précision est rarement possible ; les données associées à l'observation de ces écoulements, principalement des données de surface (télédétections), peuvent être peu denses, manquantes ou incertaines. Elles sont aussi le plus souvent indirectes : des paramètres inconnus comme le glissement basal ou la rhéologie sont difficilement mesurables in situ. Ce travail de thèse s'attache à la modélisation directe et inverse de ces écoulements géophysiques, particulièrement les écoulements de glace, par des méthodes variationnelles à travers la résolution du problème de Stokes pour les fluides en loi de puissance. La méthode de résolution du problème direct (Stokes non-linéaire) repose sur le principe du minimum de dissipation qui mène à un problème variationnel de type point-selle à quatre champs pour lequel on montre l'existence de solutions. La condition d'incompressibilité et la loi de comportement représentent alors des contraintes associées au problème de minimisation. La recherche des points critiques du lagrangien correspondant est réalisée à l'aide d'un algorithme de type lagrangien augmenté, discrétisé par éléments finis triangles à trois champs. Cet algorithme conduit à un important gain tant en temps de calcul qu'en utilisation mémoire par rapport aux algorithmes classiques. On s'intéresse ensuite à la modélisation numérique inverse de ces fluides à l'aide du modèle adjoint et des deux principaux outils associés : l'analyse de sensibilité et l'assimilation de données. On étudie tout d'abord la modélisation rhéologique de ces fluides à travers les deux paramètres principaux de la loi de comportement : la consistance du fluide et l'exposant rhéologique. Des analyses de sensibilité sur ces paramètres définis localement, permettent de quantifier leurs poids relatifs au sein du modèle d'écoulement, en termes de vitesses de surface. L'identification de ces grandeurs est également réalisée. L'ensemble des résultats est résumé comme une méthodologie vers une "rhéométrie virtuelle" pouvant représenter une aide solide à la mesure rhéologique. Le glissement basal, paramètre majeur dans la dynamique de la glace, est investigué selon la même approche. Les analyses de sensibilité mettent en avant une capacité à voir à travers le caractère "filtré" et non-local de la transmission de la variabilité basale vers la surface, ouvrant des perspectives vers l'utilisation des sensibilités pour la définition de lieux d'intérêt pour l'observation et la mesure. Ce glissement basal, modélisation empirique d'un processus complexe et multiéchelle, est ensuite utilisé pour la comparaison avec une méthode inverse approximative courante en glaciologie (méthode négligeant la dépendance de la viscosité à la vitesse, i.e. la non-linéarité). Le modèle adjoint, obtenu par différentiation automatique et évalué par accumulation retour, permet de définir cette approximation comme un cas limite de la méthode inverse complète. Ce formalisme mène à une généralisation du processus d'évaluation numérique de l'état adjoint, ajustable en précision et en temps de calcul en fonction de la qualité des données et du niveau de détail souhaité dans la reconstruction. L'ensemble de ces travaux est associé au développement du logiciel DassFlow-Ice de simulation directe et inverse de fluides viscoplastiques à surface libre. Ce logiciel prospectif bidimensionnel, diffusé dans la communauté glaciologique, a donné lieu au développement d'une version tridimensionnelle.
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Gmati, Hela. "Modélisation par champ de phase de la rupture des matériaux solides élastiques et élasto-viscoplastiques." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE010.
Full textAbstract:
La méthode des champs de phases, qui a été conçue pour les problèmes d'interface, fournit un formalisme général intéressant pour la modélisation de la rupture. Ce formalisme est donc utilisé dans ce travail afin de construire des lois de comportement qui permettent de modéliser la rupture des matériaux homogènes et hétérogènes (i.e. polycristallins). Plus spécifiquement, deux modèles de comportement, qui utilisent les ingrédients de la mécanique de l'endommagement, sont proposés. Dans le premier cas, typique de la rupture fragile, l'endommagement est gouverné par le stockage d'énergie élastique. Le second modèle se concentre sur le cas où l'endommagement est piloté par le processus de déformation plastique, ce qui est représentatif de l'endommagement ductile ou de fatigue.Le modèle pour la rupture fragile utilise une variable d'endommagement scalaire pour décrire la perte de rigidité progressive. Le gradient de cette variable est traité comme une variable d'état supplémentaire afin de considérer l'augmentation d'énergie de surface due à la fissuration. La prise en compte des effets de fermeture repose sur une décomposition déviatorique/sphérique de l'énergie élastique. L'approche proposée est flexible en cela que des paramètres permettent de contrôler les contributions sphérique et déviatorique à la croissance de l'endommagement. Aussi, la description de la perte de rigidité ne nécessite pas d'hypothèse particulière quant à la classe de symétrie du matériau considéré. L'implémentation numérique du modèle, via la méthode des éléments finis, permet de réaliser des simulations représentatives sous chargement aussi bien statique que dynamique.Le cadre général de la plasticité cristalline est ensuite utilisé pour construire un modèle champs de phases pour les matériaux élasto-viscoplastiques polycristallins. L'approche est semblable à celle utilisée précédemment, à ceci près que le couplage endommagement-écrouissage est introduit. Ce choix de modélisation permet de considérer l'impact des déformations plastiques sur le développement de l'endommagement. Les résultats numériques obtenus avec le modèle proposé permettent de reproduire les aspects essentiels de la rupture ductile et par fatigue des matériaux métalliquesThe Phase-Field Method (PFM), which has been designed for interfacial problems, provides an attractive framework for the modelling of fracture. The present work aims at developing some constitutive models within the framework of the PFM to model fracture in homogeneous and polycrystalline materials. For this purpose, two different situations have been examined. For the first situation, which is typical of brittle fracture, the development of damage is driven by the accumulation of elastic strain energy. The second situation is the one where damage is controlled by the development of plastic strains, which is quite common for ductile or fatigue fracture.The phase-field model for brittle fracture uses a scalar damage variable to represent the progressive degradation of mechanical resistance. The spatial gradient of the damage variable, which is treated as an additional external state variable, serves regularization purposes and allows considering the surface energy associated with cracks. The deviatoric/spherical decomposition of elastic strain energy is used to consider closure effects. Some material parameters have been introduced to control the impact of deviatoric and spherical contributions on the development of damage. Also, the proposed strategy is adapted to any class of material symmetry. Numerical implementation is undertaken via the finite element method, where nodal degrees of freedom are the displacement and the damage variable. For illustration purpose, the numerical simulations are carried out under both static and dynamic loading conditions.An extension of the above model to plasticity-driven fracture in polycrystalline materials is also proposed. The framework of crystal plasticity has been used for the construction of constitutive relations. To consider the role of plastic strains on the development of damage, the proposed strategy uses the coupling between damage and hardening. The consequence is that the driving force for damage contains some contributions from isotropic and kinematic hardening variables. According to the numerical results, the important features of ductile and fatigue fracture are correctly reproduced
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Fleury, Pierre. "Modélisation mathématique et numérique de l'écoulement de fluides viscoplastiques non-Newtoniens : application au filage et au laminage." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1992. http://www.theses.fr/1992EPXX0018.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est de modéliser deux procédés de fabrication de tubes sans soudure : le filage et le laminage. L'acier est déformé à hautes températures et est considéré comme un fluide (approche eulérienne), régi par la loi de comportement de Norton-Hoff. La première partie de ce travail consiste en l'étude mathématique du problème ainsi posé. On donne des formulations variationnelles équivalentes et on montre l'existence et l'unicité de la solution. Le chapitre deux, étudie la discrétisation du problème continu et montre, quand cela est possible, l'existence et l'unicité de la solution discrète. On montre aussi dans ce chapitre la convergence de la solution discrète vers la solution du problème continu quand on raffine le maillage. Le chapitre trois présente les trois non-linéarités du problème: la loi de comportement, la surface libre et la position des points de décollements. Un algorithme de résolution de chacune de ces trois non-linéarités est présente, étudie et teste sur des problèmes classiques. Le programme obtenu est alors utilise au chapitre quatre pour étudier le procédé de filage. Apres une présentation des résultats obtenus, on vérifie la pertinence des résultats en calculant la force de poussée de la presse lors du filage, en retrouvant qualitativement le problème du cône en fin de filage et en déterminant les coefficients de la loi de comportement. Ensuite, un test simple sur un laminage axisymétrique permet de montrer la faisabilité d'une modélisation tridimensionnelle. Le chapitre cinq présente alors les modifications nécessaires au passage du programme axisymétrique au programme tridimensionnel, puis les résultats de la modélisation du laminage
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Bernaud, Denise. "Tunnels profonds dans les milieux viscoplastiques : approches expérimentale et numérique." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1991. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529719.
Full textAbstract:
Les problèmes étudiés dans cette thèse relèvent du cadre général de la modélisation des tunnels profonds. Ce travail traite essentiellement de l'interaction complexe entre massif et soutènement. Initialement, on réalise une approche expérimentale portant sur l'optimisation du dimensionnement des soutènements des galeries dans des roches viscoplastiques. Une modélisation numérique fine de ce problème d'interaction massif viscoplastique-soutènement plastique est mise en oeuvre et permet de bien interpréter le comportement de la galerie expérimentale de Mol (Belgique). Ensuite, on s'intéresse à l'aspect 3D du creusement des tunnels a l'aide de la méthode numérique d'activation/désactivation des éléments en axisymétrie. On montre, par la réalisation d'abaques, que l'équilibre des tunnels dans les milieux viscoplastiques dépend largement de la rigidité et de la distance de pose du revêtement ainsi que de la vitesse de creusement de l'ouvrage. Dans la dernière partie, on compare les résultats donnés par notre méthode numérique d'une part, et par la méthode cv-cf d'autre part: on met en évidence les imprécisions de la méthode approchée cv-cf sous sa forme actuelle. Finalement, on propose une nouvelle méthode approchée en élasticité, qui conserve le formalisme de la méthode cv-cf, mais permet de mieux prendre en compte l'effet de la rigidité du soutènement sur la valeur de la convergence avant pose. Cette nouvelle méthode approchée conduit à des résultats tout a fait acceptables.
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Kharkhour, Hanan. "Modélisation des couplages thermo-hydro-mécaniques et de l'endommagement des roches viscoplastiques dans le contexte du stockage de déchets radioactifs." Paris, ENMP, 2002. http://www.theses.fr/2002ENMP1196.
Full text
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Abed-Meraim, Farid. "Contributions à la prédiction d'instabilités de type structure et matériau : modélisation de critères et formulation d'éléments finis adaptés à la simulation des structures minces." Habilitation à diriger des recherches, Université de Metz, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00655849.
Full textAbstract:
Les travaux de recherche présentés dans cette HDR sont répartis en trois thématiques complémentaires. La première concerne la modélisation des instabilités locales dans les matériaux métalliques (localisation, striction ...). Il s'agit de développer des outils théoriques et numériques de prédiction de ces phénomènes et leur validation au travers de courbes limites de formage pour des aciers ferritiques ou dual-phase. Deux approches complémentaires ont été adoptées : la première est micromécanique se basant sur la plasticité cristalline couplée à des techniques de transition d'échelles, tandis que la seconde est phénoménologique utilisant des modèles de comportement avancés que nous avons couplé à de l'endommagement. Le critère de bifurcation de Rice, qui est relié à la perte d'ellipticité des équations gouvernant le problème aux limites, a été particulièrement analysé au travers de ces deux approches. L'influence sur l'apparition d'une localisation de plusieurs paramètres matériau ou liés à la microstructure ainsi que l'effet de certains mécanismes déstabilisants ont été analysés. Il est mis en évidence, notamment, le rôle tout à fait essentiel de la formation de points de vertex aux points courants de la surface de plasticité dans la détection d'une localisation de la déformation plastique en bande de cisaillement. Le deuxième axe de recherche est relatif aux instabilités de type structure (flambage, plissement ...). Ces phénomènes se manifestent le plus souvent en présence de structures minces ou relativement élancées. Dans ce cadre, nous proposons une approche basée sur l'étude de stabilité des évolutions quasi statiques. Pour des matériaux sensibles à la vitesse de déformation, l'absence de bifurcation ainsi que d'états d'équilibre nous amènent naturellement à poser le problème comme celui de la stabilité de trajectoires quasi statiques. Pour les matériaux élasto-plastiques, cette approche est justifiée par le fait que bien souvent nous sommes en présence d'une évolution quasi statique, pour un trajet de chargement donné, même si chaque point de cette évolution représente un état d'équilibre. Le critère de stabilité unifié que nous proposons est donné par la positivité de la seconde variation de l'énergie totale et est valable pour des solides visco-élastiques, visco-plastiques ou élasto-plastiques. Plus récemment, nous avons étendu ce critère à des modèles à gradients. Enfin, la comparaison de ce critère avec les résultats existants relatifs au flambage plastique nous a permis de rediscuter le critère de non-bifurcation de Hill en relation avec le choix du modèle de plasticité approprié. Il est mis en évidence, de nouveau, le rôle important joué par le développement de points de vertex sur la surface de plasticité lors de la prédiction du flambage avec la théorie du module tangent élasto-plastique. Le troisième axe de recherche concerne le développement d'éléments finis de type coques volumiques. L'idée de ce nouveau concept est de combiner les avantages des éléments coques et 3D pour formuler des éléments particulièrement adaptés à la simulation des structures minces. Ces nouveaux éléments de coques volumiques ont l'avantage de prendre en compte la flexion suivant une direction choisie tout en conservant la formulation classique des éléments volumiques. Ils permettent ainsi de modéliser des structures comportant des parties minces et des zones épaisses, sans les difficultés habituelles de raccord de maillages contenant des éléments coques et 3D. Leur utilisation en emboutissage est très prometteuse, en particulier pour des problèmes où les effets dans l'épaisseur sont d'importance majeure. Étant sous-intégrés, pour améliorer leurs performances, les modes de hourglass générés sont alors efficacement stabilisés par des techniques récentes. Les modes de verrouillages (membrane et cisaillement transverse) sont éliminés par des techniques de projection pouvant se mettre sous le formalisme " Assumed Strain Method ".
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Fabre, Géraldine. "Fluage et endommagement des roches argileuses : évolution de la microstructure et modélisation phénoménologique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009830.
Full textAbstract:
La durée d'exploitation des ouvrages de stockage souterrain, en particulier de déchets radioactifs, dépasse de très loin les échelles de temps habituelles en génie civil et rend donc leur dimensionnement délicat. Pour ces projets de construction, la prise en compte du temps devient primordiale et la prévision des déformations irréversibles à long terme est indispensable pour assurer leur pérennité et leur sûreté. Dans ce but, les études expérimentales et modélisations numériques du comportement différé tentent d'évaluer, à proximité de la cavité, l'extension de la zone endommagée, EDZ (Excavation Damage Zone) et surtout de prévoir son évolution dans le temps. Au cours de cette thèse, nous avons étudié, au moyen d'essais de fluage de longue durée et d'essais de chargement à vitesse lente, la viscosité de trois roches argileuses : l'argilite du Callovo-Oxfordien, l'argilite de Tournemire et la marne du Mont d'Or. Etant données leur aptitude au fluage, leur très faible perméabilité et leur forte capacité de rétention des radioéléments, ces trois roches ont les qualités essentielles pour constituer de potentielles couches hôtes pour les stockages de déchets radioactifs. Le but de cette étude est de mieux comprendre les mécanismes régissant le développement des déformations et de l'endommagement différés de ce type de roche. A l'échelle de la microstructure, ces déformations sont dues à des mouvements irréversibles des défauts du réseau cristallin (dislocations). L'étude expérimentale a donc été complétée par une analyse microstructurale sur lames minces des échantillons testés. En simulant analytiquement le comportement mécanique des trois roches étudiées, les résultats de l'étude expérimentale nous ont permis d'identifier les paramètres utilisés dans différents modèles viscoplastiques. La meilleure simulation du comportement a été obtenue avec un modèle prenant en compte le développement des déformations volumiques irréversibles de la roche et l'anisotropie d'endommagement.
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BOIDY, Eric. "Modélisation numérique du comportement différé des cavités souterraines." Phd thesis, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001546.
Full textAbstract:
La modélisation numérique du comportement différé des ouvrages souterrains, excavés à grande profondeur dans des roches sensibles au fluage, est actuellement un sujet de première importance. Cette étude se compose d'un premier volet bibliographique et théorique, d'un second volet expérimental, et d'applications numériques réalisées sur des tunnels et des cavités souterraines. D'un point de vue théorique, la loi viscoplastique de Lemaitre est retenue et implémentée dans le code aux différences finies, FLAC 2D. Un intérêt particulier est porté sur l'étude de la stabilité de la solution numérique en mode de résolution explicite. Cette loi fait également l'objet d'un développement analytique en déformations planes, pour les cavités cylindriques. L'étude expérimentale est réalisée sur les argilites du site de l'Est de l'ANDRA, au moyen d'essais de relaxation, et d'essais de chargement à vitesse de déformation imposée. L'objectif est d'ajuster une loi de Lemaitre, qui soit représentative de la tendance de l'évolution du comportement à long terme. Des résultats d'analyses microstructurales sont présentés pour mieux appréhender les mécanismes de déformations différées. L'étude de cas porte sur la galerie de reconnaissance du tunnel du Mont Terri (Suisse). Sa finalité réside dans la détermination de jeux de paramètres de la loi de Lemaitre à partir des mesures de convergences in situ. L'application de la méthodologie est alors proposée pour les ouvrages de stockage de déchets nucléaires à grande profondeur (expérience E-REP avec l'ANDRA).