Dissertations / Theses on the topic 'Simulation macroscopique'
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BOUSQUET, MELOU PATRICK. "Modelisation macroscopique et simulation numerique de la solidification des melanges binaires." Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066067.
Abstract:
Cette these porte sur la modelisation macroscopique et la simulation numerique de la solidification des melanges binaires. L'etude s'interesse a la croissance d'une zone solide-liquide (zone pateuse), representee par un milieu poreux heterogene. Un modele, decrivant les transferts de quantite de mouvement, de chaleur et de masse, au cours du changement de phase, est etabli par prise de moyenne volumique des equations microscopiques de transport. Chacune des proprietes effectives du melange (permeabilite, diffusivites effectives, coefficients d'echange) est definie par un probleme de fermeture. Ainsi, les effets de la geometrie locale de la zone pateuse (tortuosite) et des phenomenes microscopiques de transfert (dispersion, echange interfacial) sont traduits a notre connaissance pour la premiere fois dans la definition de ces proprietes et pris en compte dans l'expression des equations moyennees. Si le modele macroscopique est fonde sur l'hypothese d'equilibre thermique local, une description diphasique des transferts de masse est en revanche introduite, par la definition d'un coefficient d'echange dans le solide et le liquide. Une methode numerique de volumes finis est ensuite elaboree pour la resolution du modele. Un choix particulier d'inconnues (concentrations superficielles) permet de construire un algorithme stable, qui se distingue des schemas a deux pas de temps developpes jusqu'a present pour la resolution des modeles multiphasiques. La simulation de la solidification du melange nh 4cl-h 2o, dans une cavite, illustre le potentiel du modele physique et met en evidence un couplage important entre les structures d'ecoulement et la macrosegregation au cours du changement de phase.
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Le, lan Jean-Vincent. "Etude de méthodes simplifiées pour la simulation de l'usinage à l'échelle macroscopique." Paris, ENSAM, 2007. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003289.
Abstract:
Ce travail présente des méthodes simplifiées pour la simulation de l'usinage. Deux axes sont choisis, la simulation de l'erreur de forme ainsi que la prédiction du broutement. La pièce et l'outil sont supposés déformables. Ils sont modélisés par la méthode des éléments finis. La coupe est modélisée par l'application de l'effort de coupe comme un chargement ponctuel. Cet effort de coupe est obtenu en utilisant des lois expérimentales. Pour prédire l'erreur de forme, l'écart outil-pièce est calculé pour chaque configuration de l'application de l'effort de coupe et le défaut de forme final est reconstruit à partir de ces résultats. Les effets régénératifs ne sont pas pris en compte. Par conséquent, l'instabilité de la coupe ne peut pas être prévue. L'étude de l'instabilité fait l'objet des méthodes de prédiction du broutement. Elles utilisent une approche fréquentielle pour calculer la limite inconditionnelle de stabilité du système. Pour chacun des deux aspects, une première méthode basée sur la statique du système est présentée puis discutée. Une méthode basée sur le comportement dynamique du système est ensuite présentée. Les résultats calculés sont confrontés à des résultats expérimentauxThis work presents some simplified methods for machining simulation. Two main phenomena are studied, the form error and chatter prediction. For both studies the workpiece and the tool are modelized using a finite element model. The material cutting is modelized using an experimental cutting force law. The resulting cutting force is applied on models as a punctual loading. In order to predict the form error, the relative displacement between the tool and the workpiece is computed for each loading configuration. Then the final form error is built using these results. Regenerative effects are not taken into account. The study of the cutting instability is done appart. Chatter-relative methods are using a frequency domain approach to compute the inconditionnally stable depth of cut. For both aspects, a method based on the static behaviour of the system is presented first. Then, dynamic-based methods are presented. Computed results are confronted to experiments
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Leclere, Guillaume. "Simulation numérique de la rupture dynamique de structures métalliques à l'échelle macroscopique." Nantes, 2004. http://www.theses.fr/2004NANT2118.
Abstract:
Ces travaux s'intègrent dans le cadre d'une collaboration avec trois partenaires industriels : Auto-Châssis-International (Business Unit de Renault), le GERBAM et le CTSN (entités de la DGA). Tous trois sont confrontés dans leurs études au dimensionnement jusqu'à rupture de structures métalliques sous sollicitations dynamiques. Notre travail contribue à la réduction de campagnes d'essais coûteuses par des simulations numériques fiables permettant de prédire numériquement la rupture de ces structures. Obtenir une stratégie numérique simple et rapidement utilisable dans le cadre d'activités d'ingénierie est la ligne directrice principale de cette étude. En final, nous souhaitons en particulier prédire la vitesse critique d'impact d'une masse sur le bras d'un porte-fusée (maillage 3D) et la résistance d'une cloison de bâtiment de surface soumise à un souffle (maillage 2D). Nous choisissons de représenter ces phénomènes de rupture par des conditions de perte d'unicité de la solution en vitesse (bifurcation) dans l'équilibre mécanique. L'expression représentative des conditions de bifurcation est intimement liée à la loi de comportement utilisée. Les vitesses de déformation rencontrées dans les exemples traités et pour les matériaux utilisés ne nécessitent pas, à priori, l'utilisation d'une loi viscoplastique. Nous avons utilisé une loi élastoplastique en grandes transformations que nous avons implémentée dans le code industriel ABAQUS/Explicit. Deux techniques d'intégration de la loi de comportement (méthode d'Euler explicite couplée à un critère de convergence et la méthode du Return-Mapping) ont été étudiées dans le but d'obtenir un bon compromis entre coût numérique et précision. Des cas simples sont utilisés pour valider l'implémentation et pour comparer la réponse des deux méthodes. Une étude de l'influence des paramètres de la simulation (taille de mailles) sur des géométries "simples" (traction dynamique d'un barreau et écrasement dynamique radial d'un anneau) complète la validation de notre approche. Les essais sous puits de chute (ACI) et des résultats expérimentaux d'explosion nous permettent de mener des corrélations essais/calculs. Les sollicitations étudiées sont correctement simulées avec notre approche. Pour faire le lien entre les modélisations volumiques et planes, l'apport d'un élément 3D/Coque dans le cadre de la modélisation de plaques est également montré à partir d'une étude de faisabilité (comparaison avec les éléments coques classiques). Leur utilisation permet, entre autres, de faciliter la modélisation de variations d'épaisseur.
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Azoug, Aurélie. "Micromécanismes et comportement macroscopique d'un élastomère fortement chargé." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00552234.
Abstract:
Le principal objectif de la thèse est d'étudier le comportement du propergol, matériau énergétique utilisé dans la propulsion. Dans le but de modéliser de façon cohérente le comportement mécanique, il est nécessaire de comprendre les liens entre la physique du propergol (élastomère fortement chargé) et ses propriétés macroscopiques. Une analyse expérimentale et numérique multi-échelles est privilégiée dans notre étude. Un plan d'expérience est construit et conduit à la fabrication de 22 compositions, dont la microstructure est caractérisée grâce à des essais d'analyse physico-chimique. Une simulation numérique de la déformation de la microstructure permet de plus d'étudier la répartition hétérogène des contraintes dans celle-ci. Un essai de résonance magnétique nucléaire (RMN) sous contrainte est mis en place et réalisé de façon à analyser l'évolution de la mobilité des segments de chaînes de polymère lorsque le matériau est déformé. A l'échelle macroscopique, le comportement viscoélastique est caractérisé par plusieurs essais d'analyse mécanique dynamique (DMA). L'influence de la prédéformation est examinée à température ambiante puis en fonction de la température. Une forte non linéarité du comportement mesuré est observée en fonction de cette prédéformation et des micromécanismes de déformation sont mis en évidence. Enfin, l'isotropie de ces micromécanismes est analysée grâce à des essais de DMA sous prédéformations multiaxiales.
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Cohen, Assouline Stéphanie. "Simulation numérique de l'usinage à l'échelle macroscopique : prise en compte d'une pièce déformable." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012006.
Abstract:
L'idée de mettre en place un simulateur relativement général de la partie mécanique de l'usinage à l'échelle macroscopique est à l'origine de ce travail. Le principal apport de ce travail est la prise en compte de pièces dont la zone concernée par l'usinage est flexible. Cette présence de déformations dans la pièce a nécessité une définition précise de l'enlèvement de matière. Cette définition se fonde sur une configuration dite matérielle, où la réalisation pratique de la simulation de l'usinage est effectuée.
Par ailleurs, les pièces flexibles étant généralement très minces, l'enlèvement de matière peut modifier de façon significative le comportement dynamique de la pièce (perte de masse et de raideur). Pour être fidèle, une simulation doit alors prendre en compte cette modification de façon régulière en cours d'usinage. Nous montrons que cette prise en compte ne peut dans certains cas être évitée, et nous proposons une stratégie limitant les coûts numériques induits par cette prise en compte.
Un autre apport du travail réalisé est l'utilisation d'un modèle géométrique différent de celui des approches précédentes du LMSP, pour représenter le volume occupé par la pièce. Avec le modèle géométrique de la pièce retenu dans les travaux précédents du LMSP (modèle B-Rep analogue aux modèles utilisés en CAO), de très nombreuses intersections de polyèdres conduisent à des facettes "dégénérées" dont la prise en compte dans les algorithmes d'intersection est loin d'être triviale et constitue actuellement un des points bloquants pour ce qui concerne la robustesse. La nouvelle technique adoptée est celle des Z-buffer où la pièce est modélisée par des dexels (ensemble de « bâtonnets » disposés sur une matrice régulière). Cette description permet de simplifier sensiblement les algorithmes d'intersection tout en les rendant plus robustes. Cette nouvelle description nous a conduit à revoir la démarche de modélisation de l'interaction outil/pièce et notamment la démarche de calcul des efforts de coupe. Cette modélisation s'intègre dans le logiciel Nessy du LMSP. Par les résultats obtenus, nous démontrons la faisabilité de notre approche et son potentiel d'analyse.
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Beauchesne, Erwan. "Simulation numérique de l'usinage à l'échelle macroscopique : prise en compte d'une pièce déformable." Paris, ENSAM, 1999. http://www.theses.fr/1999ENAM0033.
Abstract:
Notre travail traite de la simulation numérique de l'usinage à l'échelle macroscopique. Notre objectif est de nous doter d'un outil numérique prédictif afin de mieux comprendre les phénomènes dynamiques mis en jeu au cours de ce processus non linéaire : sous l'action des efforts de coupe, le système complet Pièce-Outil-Machine se déforme modifiant ainsi la quantité de matière enlevée et, en retour, les efforts de coupe eux-mêmes. Nos efforts se sont portés plus particulièrement sur la prise en compte des déformations de la pièce. Les déformation du système Pièce-Outil-Machine sont calculées à l'aide de modèles éléments finis. Nous modélisons le contact dent/pièce en tenant compte de la surface usinée réelle instantanée. Nous calculons également les efforts de coupe résultants instantanés. L'échelle macroscopique dans laquelle nous nous plaçons nous conduit à ignorer le copeua en considérant qu la matière est effacée par la dent usinant. La mise en oeuvre de ce principe est réalisée à l'aide de modèles géométriques évolutifs représentant les frontières des volumes en contact. L'actualisation du modèle géométrique de la pièce lorsqu'une dent a "effacé" de la matière, permet le calcul de la surface de contact instantanée dent/pièce ainsi que la mise à jour de l'état de surface de la pièce usinée. Nous en déduisons les efforts de coupe à l'aide d'une loi de coupe appropriée fonction de la surface de contact dent/pièce. La particularité et la difficulté liées à la modélisation d'un pièce déformable résident alors dans la gestion d'un modèle géométrique évolutif couplé à un modèle éléments finis. Cette modélisation s'intègre dans le logiciel Usinage3D développé au sein du LMS de l'ENSAM. Par les résultats obtenus, nous démontrons la faisabilité de notre démarche et le potentiel d'analyse de notre logiciel.
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Mayet, Clément. "Simulation énergétique flexible d’un carrousel de métros basée sur la représentation énergétique macroscopique." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10013/document.
Abstract:
La sobriété énergétique des systèmes de transport est primordiale afin de limiter leur impact environnemental. Ainsi les transports en communs électriques, tels que les métros ou tramways, sont fortement sollicités dans les zones urbaines. Diverses solutions innovantes sont apparues récemment afin d’accroître d’avantage leur efficacité énergétique (systèmes de stockage d’énergie, stations d’alimentation réversibles, etc.). Cependant, au vu de la complexité des études de dimensionnement et d’optimisation de ces systèmes, les outils de simulation numérique sont devenus indispensables. Or, ces outils sont particulièrement délicats à développer en raison des non-linéarités (non-réversibilité des stations d’alimentation), des non-stationnarités (mouvement des rames), et des fortes interactions énergétiques qui existent au sein des systèmes ferroviaires. Cette thèse propose alors un nouvel outil de simulation de carrousel de métros basé sur le formalisme REM (Représentation Energétique Macroscopique). Ce formalisme a pour volonté de structurer les modèles mis en jeux suivant les propriétés énergétiques du système. Il conduit à des approches de simulation « forward » avec un usage exclusif de la causalité intégrale. De ce fait, le programme de simulation proposé est issu d’une approche innovante et permet d’avoir un nouveau regard sur le système de carrousel de métros. Ces approches permettent notamment d’accroitre la flexibilité du programme de simulation tout en garantissant des résultats de simulation physiques. De plus, cette thèse a une volonté affichée de valider expérimentalement l’ensemble des modèles développésTransportation systems have to be efficient in terms of energy in order to limit their environmental impact. Electric public transportation, such as subways or tramways, is thus strongly requested in urban areas. Various innovative solutions have emerged recently to increase their energy efficiency (energy storage systems, reversible traction power substations, etc.). However, due to the complexity of the development and optimization of such systems, numerical simulation tools are essential. Nevertheless, simulators of railway systems are particularly delicate to develop due to non-linearity (non-reversibility of traction power substations), non-stationary (displacement of trains), and multiple energetic interactions which exists within these kind of systems. This PhD thesis then proposes a new simulation tool of subway system based on EMR formalism (Energetic Macroscopic Representation). This formalism structures the models according to the energetic properties of the system. It leads to a forward simulation approach with exclusive use of the integral causality. In that way, the proposed simulation tool is stemming from an innovative approach and allows a new vision of subway systems. These approaches allow especially the increasing of the simulator flexibility and the obtaining of physical simulation results. Moreover, this PhD thesis has the particularity to experimentally validate all the developed models
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Dubacq, Benoît. "Thermodynamique des phyllosilicates de basse température : de l'approche macroscopique à la simulation atomistique." Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10265.
Abstract:
Les phyllosilicates sont des minéraux d'importance dans l'étude des roches métamorphiques et dans les sites de confinement des déchets liés aux activités anthropiques. Or, les modèles thermodynamiques actuels des argiles ne permettent pas de reproduire les variations de volume observées lors de leur déshydratation, ni leur changement de composition lors du métamorphisme. Les modèles thermodynamiques des micas sont en revanche bien contraints à haute température mais ne permettent pas des estimations thermobarométriques précises à moins de 350° C environ. Nous proposons deux modèles thermodynamiques pour les smectites, illites, interstratifiés illites / smectites et micas. Ces modèles permettent respectivement de calculer la composition des phases stables à basse température, incluant les argiles, et l'estimation thermobarométrique de leurs conditions de cristallisation. Ils prennent tous deux en compte l'hydratation des phyllosilicates, variable en fonction de la composition, la pression, la température et l'activité d'eau. L'évaluation des propriétés thermodynamiques des équivalents hydratés des pôles purs des micas et des paramètres de solution solide nécessaires a été réalisée pour reproduire au mieux les contraintes expérimentales de déshydratation, nature des phases stables, calorimétrie ainsi que les estimations des conditions de cristallisation d'une compilation d'analyses, dont la gamme s'étend de la diagenèse à la haute pression - haute température. Ces modèles sont appliqués au calcul de diagramme de phase dans des systèmes chimiques simples et à l'estimation des conditions de cristallisation de phyllosilicates de nombreux échantillons naturels, y compris à partir de cartographies élémentaires. Nous avons testé plusieurs méthodes d'estimation des propriétés thermodynamiques des phases pour lesquelles les contraintes expérimentales et / ou du milieu naturel sont insuffisantes. Aucune d'entre elles ne permet une estimation de l'enthalpie standard de formation directement utilisable à des fins thermobarométriques. Nous proposons cependant une approche pour améliorer cette situation. De plus, nous avons utilisé une méthode de simulation atomistique pour évaluer l'enthalpie de mélange le long de deux solutions solides d'intérêt pour la pétrologie de basse température. Les résultats sont compatibles avec les observations du milieu naturel, et le calcul du solvus entre les pôles muscovite et pyrophyllite confirme l'importance de l'hydratation pour la stabilité des argilesPhyllosilicates are important minerals in metamorphic petrology as well as in waste storage sites where clays are extensively used. Despite this fact, there is no thermodynamic model allowing to describe and to predict properly the behaviour of clay minerals (for example variation of volume with dehydration) and their phase relations with other minerals in metamorphic conditions. Inversely, the thermodynamic models of phengites are well constrained at high pressure and temperature but do not allow accurate thermobarometric estimations at temperatures less than about 350°C. In this study, we propose two new thermodynamic models for smectites, illites, mixed-layers illites / smectites and phengites. With these models, it is possible to predict the composition of stable clays at low temperature and to estimate the pressure and temperature of crystallisation of dioctahedral aluminous phyllosilicates. These models take into consideration the hydration state of clay minerals as a function of pressure, temperature and water activity. The thermodynamic properties of solid solutions and hydrated mica-like end-members have been estimated in order to reproduce experimental results of i) clay dehydration, ii) nature of stable phases, iii) calorimetric measurements, as well as known (or estimated with independent methods) pressure-temperature conditions of crystallization of phyllosilicates analyses, from diagenesis conditions to ultra - high - pressure / temperature conditions. Phase diagrams have been computed with these models in simple systems. Conditions of crystallization of phyllosilicates have been estimated on many samples, including electron microprobe compositional maps. We investigated several approaches to estimate thermodynamic properties of minerals. All these methods revealed to be insufficiently accurate to estimate standard enthalpy of formation; calculated enthalpies of formation can not be directly used for thermobarometric estimations. However, we suggest several improvements to these methods. We used atomistic simulation to calculate the mixing enthalpy along two solid solutions binaries of interest in low-temperature petrology. Results are in agreement with observations in natural systems and confirm the importance of hydration in clay minerals stability
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Dubacq, Benoît. "Thermodynamique des phyllosilicates de basse température : de l'approche macroscopique à la simulation atomistique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00411810.
Abstract:
Les phyllosilicates sont des minéraux d'importance dans l'étude des roches métamorphiques et dans les sites de confinement des déchets liés aux activités anthropiques. Or, les modèles thermodynamiques actuels des argiles ne permettent pas de reproduire les variations de volume observées lors de leur déshydratation, ni leur changement de composition lors du métamorphisme. Les modèles thermodynamiques des micas sont en revanche bien contraints à haute température mais ne permettent pas des estimations thermobarométriques précises à moins de 350° C environ.Nous proposons deux modèles thermodynamiques pour les smectites, illites, interstratifiés illites / smectites et micas. Ces modèles permettent respectivement de calculer la composition des phases stables à basse température, incluant les argiles, et l'estimation thermobarométrique de leurs conditions de cristallisation. Ils prennent tous deux en compte l'hydratation des phyllosilicates, variable en fonction de la composition, la pression, la température et l'activité d'eau. L'évaluation des propriétés thermodynamiques des équivalents hydratés des pôles purs des micas et des paramètres de solution solide nécessaires a été réalisée pour reproduire au mieux les contraintes expérimentales de déshydratation, nature des phases stables, calorimétrie ainsi que les estimations des conditions de cristallisation d'une compilation d'analyses, dont la gamme s'étend de la diagenèse à la haute pression - haute température. Ces modèles sont appliqués au calcul de diagramme de phase dans des systèmes chimiques simples et à l'estimation des conditions de cristallisation de phyllosilicates de nombreux échantillons naturels, y compris à partir de cartographies élémentaires.
Nous avons testé plusieurs méthodes d'estimation des propriétés thermodynamiques des phases pour lesquelles les contraintes expérimentales et / ou du milieu naturel sont insuffisantes. Aucune d'entre elles ne permet une estimation de l'enthalpie standard de formation directement utilisable à des fins thermobarométriques. Nous proposons cependant une approche pour améliorer cette situation. De plus, nous avons utilisé une méthode de simulation atomistique pour évaluer l'enthalpie de mélange le long de deux solutions solides d'intérêt pour la pétrologie de basse température. Les résultats sont compatibles avec les observations du milieu naturel, et le calcul du solvus entre les pôles muscovite et pyrophyllite confirme l'importance de l'hydratation pour la stabilité des argiles.
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Kostenko, Romaric. "Simulation d'écoulements non-newtoniens en milieu poreux macroscopique par la méthode de lattice-Boltzmann." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS561.
Abstract:
Un fluide non-newtonien est un fluide dont la relation entre son taux de déformation et la contrainte qui lui est imposé n'est pas linéaire. Dans un milieu poreux, la contrainte imposée au fluide dépend de la pression imposée mais aussi de la taille des pores, et donc de la perméabilité à l'échelle macroscopique. Certains fluides peuvent avoir une rhéologie qui présente un changement à partir d'un seuil en contrainte. Si la taille des pores est aléatoire, le fluide va alors changer de régime de façon hétérogène dans le milieu. L'écoulement pourra alors présenter un premier régime où tout le fluide est en dessous du seuil, un régime où tout le fluide est au-dessus du seuil, et un régime intermédiaire pour lequel les deux types de rhéologie coexistent. Nous nous intéressons à ce régime intermédiaire pour des écoulements de fluide non-newtonien en milieu poreux macroscopique, étudiés par des simulations. Plus particulièrement, nous regardons l'écoulement d'un fluide de Bingham et celui d'un fluide de Carreau. Le fluide de Bingham ne s'écoule qu'à partir d'une contrainte seuil. En dessous du seuil, il se comporte comme un solide. Au-delà, sa relation taux de déformation/contrainte suis une loi affine. Les fluides de Carreau ont une relation taux de déformation/contrainte qui change de régime entre une loi linéaire et une loi de puissance. L'étude à l'échelle macroscopique se fait en simulant une loi de Darcy-Brinkman dans un champ de perméabilité hétérogène. Nous utilisons pour nos simulations la méthode de Boltzmann sur réseau, avec une grille de nœuds régulière, plus particulièrement le schéma à deux temps de relaxation d'Irina Ginzburg. Pour chaque fluide, nous regardons la relation débit-pression, ainsi que les propriétés géométriques des différents régimes d'écoulement. Nous caractérisons plus particulièrement les propriétés multi-échelles des régions dans un le même régime d'écoulement (clusters), telles que leur taille ou leur forme. Nous faisons aussi le lien entre ces propriétés géométriques et la théorie de la percolation, qui étudie le comportement de cartes de nœuds s'ouvrant aléatoirement et qui prédit des propriétés fractalesA non-newtonian fluid is a fluid which relation between it's shear rate and the stress under which it is put, is not linear. In a porous medium, the stress imposed to the fluid depends on the imposed pressure, but also on the pores size, and therefore on the macroscopic scale permeability. Some fluids have a rheology such that the fluid show a change of behaviour reaching a yield stress. If the pore size is random, then the fluid will present heterogeneous regime changes in the medium. The flow will then show a first regime where the whole fluid will be under the threshold, a regime where the whole fluid will be far above the threshold, and an intermediate regime for which both rheologies coexists. We are interested in intermediate regime for the flow of non-newtonian fluids in macroscopic porous media, and study it with numerical simulations. More particularly, we look at the flow of a Bingham fluid and that of a Carreau fluid. The Bingham fluid doesn't flow under a yield stress. Under the threshold, it behaves as a solid. Beyond, it's shear-rate/stress relation is an affine law. Carreau fluids have a shear-rate/stress relation that change regime between that of a newtonian fluid, and a power law. The macroscopic scale study is done simulating a Darcy-Brinkman law in a heterogeneous permeability field. We use for our simulations the lattice-Boltzmann method, on a regular node grid, and more specifically Irina Ginzburg two relaxation-time scheme. For each fluid, we study the flow-pressure relationship, as well as the geometric properties and the multi-scale properties in the fluid regions in the same flow regime (clusters), properties such as their size and shape. We also link these geometrical properties to the percolation theory, which studies the behaviour of randomly opening node maps and predicts fractal properties
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Simo, Kanmeugne Patrick. "Simulation crédible des déplacements de piétons en temps réel : modèle microscopique à influence macroscopique." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01066477.
Abstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet de recherche et de développement qui vise à mettre en place des technologies de simulation permettant de reproduire des comportements humains dans une ville. L'objectif de nos travaux est de définir des algorithmes permettant de simuler les déplacements d'une grande quantité de piétons dans un environnement urbain, en temps réel, et de manière crédible. Pour ce type d'exercice, plusieurs solutions existent. Ces solutions sont principalement développées à partir de deux types d'approches : les approches microscopiques, où les piétons sont modélisés comme des agents autonomes, et les approches macroscopiques, où les piétons sont considérés comme soumis à des lois d'écoulement continues ou discrètes. Notre position est que ces deux approches ne s'opposent pas, contrairement à ce qui ressort de la pratique courante, mais se complètent mutuellement. Privilégier l'une au détriment de l'autre fait courir le risque de produire des solutions partiellement satisfaisantes. Aussi nous sommes nous proposés de clarifier le cadre formel permettant d'appréhender la complexité des déplacements. En ligne avec plusieurs études statistiques et psychologiques sur le déplacement des piétons, nous explicitons un déplacement crédible comme un déplacement économe en énergie métabolique. Nous nous inspirons des jeux de congestion et du paradigme multi-agent pour proposer une formulation générique du problème de déplacement des piétons : nous introduisons la notion de ressources de navigation, que nous décrivons comme des régions de l'espace que les agents utilisent pour atteindre leurs destinations, et via lesquelles les agents interagissent pour estimer leurs dépenses énergétiques de manière robuste. Nous proposons une stratégie de déplacement basée sur les heuristiques taboues et nous considérons le principe influence et réaction pour implémenter les actions de déplacements. Le concept d'environnement issu du paradigme multi-agent s'avère particulièrement utile pour appréhender la complexité de la simulation. L'environnement est considéré comme un composant indépendant et ontologiquement différent des agents qui est pris en compte à tous les niveaux de décisions. Une importante partie de la dynamique de la simulation peut ainsi être déléguée à l'environnement sans altérer l'autonomie des agents. Cette séparation favorise à la fois la crédibilité des résultats et le passage à l'échelle. Nous avons choisi de comparer notre proposition avec un modèle microscopique standard à travers plusieurs scénarios de simulation. Il ressort de notre comparaison que notre modèle permet de reproduire des résultats plus crédibles du point de vue d'un observateur extérieur et plus proches des études empiriques connues sur les déplacements des piétons.
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Simo, Kanmeugne Patrick. "Simulation crédible des déplacements de piétons en temps réel : modèle microscopique à influence macroscopique." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066597.
Abstract:
Le but de nos travaux est de définir des algorithmes permettant de simuler les déplacements de piétons dans un environnement urbain, en temps réel, et de manière crédible. Les modèles existants pour ce type d'exercice sont développés suivant deux types d'approches : microscopiques - les piétons sont modélisés comme des agents autonomes - et macroscopiques - les piétons sont considérés comme soumis à des lois d'écoulement. Selon nous, ces deux approches ne s'opposent pas, mais se complètent mutuellement. Aussi nous inspirons-nous des jeux de congestion et des SMA pour proposer une formulation générique du problème de déplacement de piétons. Nous introduisons la notion de ressource de navigation, décrite comme une région de l'espace que les agents utilisent pour atteindre leurs objectifs, et via lesquelles ils interagissent pour estimer leurs dépenses énergétiques, et nous proposons une stratégie de déplacement basée sur les heuristiques taboues. Le concept d'environnement issu du paradigme SMA s'avère adapté pour appréhender la complexité de la simulation. L'environnement est vu comme un composant indépendant et ontologiquement différent des agents. Une partie de la dynamique de la simulation est ainsi déléguée à l'environnement sans altérer l'autonomie des agents, ce qui favorise la crédibilité des résultats et le passage à l'échelle. Nous comparons notre modèle avec un modèle microscopique standard via plusieurs scénarii de simulation et montrons que notre modèle produit des résultats plus crédibles du point de vue d'un observateur extérieur et plus proches des études empiriques connues du déplacement des piétonsIn this work, we focus on real-time simulation of autonomous pedestrians navigation. Existing models for this purpose tend to diverge on whether to build on pedestrians' characteristics and local interactions - microscopic approaches - or to focus on pedestrians' flow regardless of individual characteristics - macroscopic approaches. Our position is that the two approaches should not be separated. Thus, we introduce a Macroscopic-Influenced Microscopic approach which aims at reducing the gap between microscopic and macroscopic approaches by providing credible walking paths for a potentially highly congested crowd of autonomous pedestrians. Our approach originates from a least-effort formulation of the navigation task, which allows us to consistently account for congestion at every levels of decision. We use the multi-agent paradigm and describe pedestrians as autonomous and situated agents who plan dynamically for energy efficient paths, and interact with each other through the environment. The navigable space is considered as a set of contiguous resources that agents use to build their paths. We emulate the dynamic path computation for each agent with an evolutionary search algorithm that implement a tabu search heuristic, especially designed to be executed in real-time and autonomously. We have compared an implementation of our approach with a standard microscopic model, against low-density and high density scenarios, with encouraging results in terms of credibility and scalability. We believe that microscopic models could be easily extended to embrace our approach, thus providing richer simulations of potentially highly congested crowd of autonomous pedestrians
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Ducourthial, Élodie. "Simulation et analyse de la propagation d'une fissure macroscopique dans un milieu élastique fragile microfissuré." Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1041.
Abstract:
Dans cette thèse nous nous sommes intéressés aux mécanismes d'endommagement dans un matériau quasi-fragile, préfissuré, sollicité en fatigue et qui s'endommage par microfissuration. La concentration des défauts et des contraintes autour de la pointe de la fissure génère un ensemble de phénomènes locaux qui conduisent peu à peu vers la rupture complète de la structure. Dans ces conditions, ce sont non seulement les défauts mais aussi leurs interactions qui sont impliqués dans le développement de la fissure macroscopique. A partir de ces observations nous avons construit un outils de simulation de la pro-pagation de la fissure macroscopique, en présence et en interaction avec une population statistique de microfissures. Ce simulateur permet de mettre en avant les paramètres importants pour comprendre les modes de propagation de la fissure macroscopique. Le simulateur permet aussi d'étudier les propriétés morphologiques des lignes de ruptures ob-tenues après propagation. Nous montrons que ces deux approches se complètent pour une meilleur compréhension du poids des interactions; et qu'elles se rejoignent pour le calcul de la ténacité. La confrontation de résultats de simulation et d'essais sur deux matériaux: un alliage à base TiA1 et du pin maritime, nous permettent de tester la pertinence de la simulation
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Ducourthial, Élodie. "Simulation et analyse de la propagation d'une fissure macroscopique dans un milieu élastique fragile microfissuré /." Châtillon : ONERA, 2001. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37686001t.
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Tabti, Saïd. "Modélisation macroscopique de l'écoulement du trafic aérien : une approche par analyse de données multidimensionnelles." Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10055.
Abstract:
La simulation par ordinateur est tres utilisee, dans le domaine du trafic aerien. Les besoins en sont nombreux : la prevision, la regulation, le controle du trafic et l'aide a la decision. Bien que les outils connus, dans ce domaine, soient tres nombreux et tres varies, il reste que certains problemes ne sont pas encore totalement resolus. Il s'agit, notamment de tout ce qui a trait a l'amelioration de l'ecoulement des flux de trafic, que ce soit au niveau des grands aeroports, ou de l'espace en route, et ce dans un horizon de temps a court terme (i. E. Moins d'une heure). Les principales causes des difficultes rencontrees sont l'augmentation continue de la demande de trafic aerien, la limitation operationnelle de la capacite de l'espace en route et des aeroports, sans oublier bien sur les innombrables incertitudes sur la demande et la capacite. La limite de capacite est due, en partie, a la presence dans le systeme, d'operateurs humains (controleurs). Les modeles d'ecoulement du trafic aerien, connus en litterature sous le nom de modeles de simulation rapide, sont generalement bases sur des techniques de simulation a evenements discrets. Ils sont, de ce fait, microscopiques (i. E. L'entite simulee est l'avion). Comme ils sont assez precis et utilisent un jeux important de donnees, ils sont assez lourds a manipuler et ils sont longs en terme de temps de calcul. Nous proposons, dans cette recherche, une autre approche de modelisation de l'ecoulement du trafic aerien. Le modele propose utilise des concepts, plus au moins opposes a ceux des modeles actuels, c'est a dire : _ il est concu sous une approche macroscopique, mais il supporte des demandes de trafic, aussi bien exprimees sous forme de flux de trafic, ou d'avions individuels. _ il est analytique, c'est a dire il est base sur un jeux d'equations mathematiques, _ il est rapide en temps de calcul, _ il est utilisable dans une boucle de controle (en trafic aerien, on dit regulation), a court terme, des flux de trafic, notamment par le biais d'un jeux de variables de commande inherentes au modele. _ ses parametres internes de base sont estimes
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Dugois, Kévin. "Simulation à l’échelle microscopique et analyse macroscopique de l’imprégnation d’un matériau composite par un fluide chargé en particules." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0011/document.
Abstract:
Dans le but d’améliorer le comportement thermo-mécanique des aubes de turbine présentes dans les moteurs d’avion développés par SAFRAN, il est nécessaire de mettre au point un nouveau matériau composite. Le procédé de fabrication de ce matériau est complexe et requiert une densification par voie liquide divisée en deux étapes. Cette thèse s’intéresse à la modélisation numérique de la première étape appelée Slurry Cast/APS.Celle-ci consiste en l’injection et le confinement, dans la préforme fibreuse, de particules préalablement mises en suspension. Pour cela, nous avons développé à l’échelle des fibres,un modèle qui utilise les équations de Navier-Stokes incompressibles et monophasiques ,l’équation de Phillips [Phillips et al., 1992] et une loi rhéologique [Krieger, 1972]. Après validation des résultats numériques par comparaison avec des résultats expérimentaux [Hampton et al., 1997] et théoriques [Belfort et al., 1994], le modèle est utilisé pour simuler l’écoulement autour de géométries de tissage proches du matériau étudiéIn order to improve thermo-mechanical behavior of tubine blades in SAFRAN engines plane, a new composite material is necessary. The manufacturing process to obtain this composite is intricate and requires a two steps fluid densification process. This thesis focuses on numerical simulation of the first one called Slurry Cats/APS. In this step, suspended particles are introducted and captured in the reinforcement. For that purpose,we carry out a model at fiber scale, using Navier-Stokes equations in incompressible and monophasic formulation, Phillips equations [Phillips et al., 1992] and a rheological law [Krieger, 1972]. After validation step consisting in a comparison of computational results with experiments [Hampton et al., 1997] and theorical law [Belfort et al., 1994], this model has been used to simulate flow around geometries similar to those encountered in our composite material
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Marty, Audrey. "Simulation numérique de l'usinage par outil coupant à l'échelle macroscopique : contribution à la définition géométrique de la surface usinée." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005762.
Abstract:
L'idée de mettre en place un simulateur relativement général de la partie mécanique de l'usinage à l'échelle macroscopique est à l'origine de ce travail. Deux thèses déjà soutenues au LMSP se sont principalement heurtées à la robustesse de l'algorithme d'intersection nécessaire pour obtenir la surface usinée. Ce travail a eu pour principal objectif de repenser la méthode de calcul de l'intersection des modèles B-Rep de l'outil et de la pièce.Le premier objectif a alors été de revenir à un cas simple : le tournage en coupe orthogonale. Ceci a permis de vérifier à nouveau la pertinence de notre démarche et de commencer l'analyse des algorithmes d'intersection par celle d'un cas simplifié. Un simulateur spécifique a été mis en place et des comparaisons avec des résultats expérimentaux sont montrées.
Le second objectif a été d'améliorer l'algorithme d'intersection dans le cas tridimensionnel en reprenant complètement les points de vue adoptés dans les travaux précédents du LMSP. Le travail d'intersection est maintenant effectué dans une configuration de référence matérielle de la pièce. Ceci, combiné à une analyse autorisant l'auto-intersection d'un modèle B-Rep, améliore la robustesse générale de l'algorithme. Les développements correspondants à ce travail ont été intégrés dans le logiciel Nessy du LMSP.
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Castaings, Ali. "Gestion d’énergie de véhicules multi-sources électriques et hybrides au travers de la représentation énergétique macroscopique." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10025/document.
Abstract:
Les véhicules routiers sont à une étape majeure de leur histoire. Face aux enjeux actuels d’ordre économiques et environnementaux, le véhicule routier du futur se doit d’être le moins énergivore et avoir une empreinte environnementale la plus réduite possible. Les véhicules multi sources représentent des solutions intéressantes afin de répondre à ces préoccupations. Cependant, ces véhicules utilisent des systèmes de propulsion particulièrement complexes tant au niveau de leur architecture que de leur commande. En particulier, la gestion des différentes sources d’énergie représente un point clé pour l’efficacité énergétique et environnementale des véhicules à concevoir. Elle devient un réel challenge dès que l’on dépasse le nombre usuel de deux sources comme dans le cas des véhicules hybrides actuels et des véhicules électriques mixtes (batterie et supercondensateurs). L’objectif des travaux relatifs à cette thèse est de proposer une méthodologie structurée pour la synthèse de la gestion d’énergie en temps réel, de véhicules multi-sources électriques ou hybrides. Cette démarche s’appuie sur une approche systémique utilisant la modélisation et la Représentation Energétique Macroscopique (REM) en tant qu’outil d’aide à la synthèse des modèles et de la commande associée. Une démarche systématique pour la synthèse des stratégies basées sur la commande optimale a été ensuite associée à cet ensemble profitant de la REM comme outil structurant. En effet, la REM respectant la causalité « physique » (causalité intégrale) d’une part, et permettant d’effectuer une distinction claire entre la commande dite « locale » et le niveau « stratégie » d’autre part, la formulation du problème de commande optimale est réalisée de manière efficace et structurée. Ainsi, en partant du cas du véhicule électrique avec un système multi-source batterie/supercondensateurs déjà étudiée dans la littérature, la méthode a été appliquée pour la synthèse d’une loi de gestion d’énergie basée sur la commande optimale. Ensuite, des sources ont été rajoutées pour passer au cas de trois sources en incluant une Pile à combustible puis quatre sources en rajoutant un groupe électrogène. Les principes développés sont validés par simulation et par l’intermédiaire de tests expérimentaux, afin de s’assurer entre autres, de la faisabilité en temps réel des stratégies développéesRoad vehicles are at a turning point of their history. In order to face economic and environmental challenges, road vehicle of the future must be less energy-consuming and less polluting. Multi sources vehicles represent interesting solutions in order to comply with these challenges. However, these vehicles use particularly complex propulsion systems, both on the architecture level and the control level. The management of the different energy sources represents a key issue for the energy efficiency of the vehicles to be designed. It becomes a real challenge as soon as one exceeds the usual number of two sources, as in current hybrid vehicles and mixed electric vehicles (battery and supercapacitors). The objective of the works relative to this thesis is to propose a structured method for the synthesis the energy management in real time, of electric or hybrid multi-sources vehicles. This approach is based on a systemic approach using the modeling and Energetic Macroscopic Representation (EMR) as a tool of assistance to the synthesis of the models and the related control. A systematic way for the synthesis of the strategies based on optimal control, has been associated benefitting from EMR tool. Indeed, EMR respecting “physical” causality (integral causality) on the one hand, and giving a clear distinction between the control level known as “local” and the “strategy” level on the other hand, the formulation of the optimal control problem is carried out and efficiently structured. Thus, on the basis of the electric vehicle case with a multi-source system battery/supercapacitors already studied in the literature, the method was applied for the synthesis of an energy management law based on the optimal control. Then, sources were added to pass to the case of three sources by including a Fuel cell, then four sources by adding a generator set. The developed principles are validated by simulation and experimental tests, in order to assess the feasibility in real time of the developed strategies
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El, Mayas Theet Nathalie. "Modélisation microscopique et macroscopique du comportement d'un composite à matrice métallique." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523623.
Abstract:
Le but de cette étude est d'établir une loi de comportement macroscopique viscoplastique d'un composite à matrice métallique renforcé par des fibres courtes. La construction du modèle s'appuie sur des résultats expérimentaux et numériques, ainsi qu'une approche analytique sur la localisation. Une étude expérimentale a été nécessaire afin d'observer, en particulier, l'évolution du domaine élastique en fonction de la température, des déformations plastiques et du temps. Des essais en traction-compression et des chargements cycliques pour plusieurs températures et dans les directions d'anisotropie du matériau ont été réalisés. Des calculs numériques par éléments finis en viscoplasticité réalisés sur une cellule élémentaire représentative du composite, ont permis de quantifier les contraintes résiduelles et les déformations plastiques résultant du traitement thermique de fabrication. La réponse macroscopique du composite est ensuite étudiée pour différents chargements. Le modèle théorique est construit sur la base de techniques d'homogénéisation, en particulier, l'homogénéisation des milieux périodiques, qui fait appel à des calculs par éléments finis, et la méthode de l'inclusion équivalente purement analytique. Une relation de localisation généralisée est obtenue à partir des travaux de Dvorak, permettant de relier entre elles les variables mécaniques globales et locales. Moyennant certaines hypothèses simplificatrices, il est possible d'établir une loi de comportement purement macroscopique. Cette loi de comportement thermo-élasto-viscoplastique peut prendre en compte, les effets et l'évolution des contraintes résiduelles de fabrication ainsi que l'anisotropie initiale du matériau et son évolution au cours d'un écoulement viscoplastique.
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Agha, Mohammadi Farahnaz. "Contribution à la modélisation éléctrique et électromagnétique des circuits électroniques microondes basée sur une approche physique macroscopique dans le domaine temporel." Lille 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LIL1A001.
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El, Mayas Theet Nathalie. "Modélisation microscopique et macroscopique du comportement d'un composite à matrice métallique." Phd thesis, Marne-la-vallée, ENPC, 1994. http://www.theses.fr/1994ENPC9402.
Abstract:
Le but de cette étude est d'établir une loi de comportement macroscopique d'un composite à matrice métallique renforcé par des fibres courtes. Ce composite est constitué d'une matrice en aluminium, caractérisée par un comportement isotrope élasto-viscoplastique et de fibres courtes de sic élastiques isotropes. La construction du modèle s'appuie sur des résultats expérimentaux et numériques ainsi qu'une approche analytique sur la localisation. Une étude expérimentale a été nécessaire afin d'observer, en particulier, l'évolution du domaine élastique en fonction de la température, des déformations plastiques et du temps. Des essais en traction-compression et des chargements cycliques pour plusieurs températures et dans les directions d'anisotropie du matériau ont été réalisés. Des calculs numériques par éléments finis en viscoplasticité réalisés sur une cellule élémentaire, représentative du composite, ont permis de quantifier les contraintes résiduelles et les déformations plastiques résultant du traitement thermique de fabrication. La réponse macroscopique du composite est ensuite étudiée pour différents chargements. Le modèle théorique est construit sur la base de techniques d'homogénéisation, en particulier, l'homogénéisation des milieux périodiques, qui fait appel à des calculs par éléments finis, et la méthode de l'inclusion équivalente purement analytique. Une relation de localisation généralisée est obtenue à partir des travaux de Dvorak. Elle permet de relier entre elles les variables mécaniques globales et locales, comme les contraintes, les déformations, et les déformations plastiques. Moyennant certaines hypothèses simplificatrices, il est possible d'établir une loi de comportement purement macroscopique. Cette loi de comportement thermo-élasto-viscoplastique peut prendre en compte, les effets et l'évolution des contraintes résiduelles de fabrication ainsi que l'anisotropie initiale du matériau et son évolution au cours d'un écoulement viscoplastiqueA thermoviscoplastic model is presented to characterize the macroscopic behavior of a Metal Matrix Composite (MMC) reinfored with short fibers. This analysis is based on experimental data and numerical results in order to build up the theoretical model. The experimental analysis is performed with cycling loadings and with tension-compression tests at several temperatures and for different material directions. It allows to observe the evolution of the elastic domain with temprature, time and plastic strain. The numerical analysis performed in viscoplasticity on a unit cell using the Finite Element Method (FEM), gives informations about the residual stresses and plasticity in the material after the manufactoring thermal process. The macroscopic response is then studied for different loading paths. The theorerical model is based on homogenization techniques like the homogenization of a periodic media, the self consistent method and the transformation concentration factor tensors developed by Dvorak. These methods allows the correlate to overall and local mechanical variables together. A simplified version degenerates into a purely macroscopic constitutive model. The macroscopic constitutive equations in thermo-elasto-viscoplasticity are based on a non-linear kinematic hardening and takes into account, on one hand, the effects and the evolution of the initial back stress and, on the second hand, the initial anisotropy of the material and its evolution during a viscoplastic flow
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Combe, Gaël. "Origines géométriques du comportement quasi-statique des assemblages granulaires denses: étude par simulation numérique." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005737.
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Combe, Gaël. "Origines géométriques du comportement quasi-statique des assemblages granulaires denses : étude par simulations numériques." Marne-la-vallée, ENPC, 2001. http://www.theses.fr/2001ENPC0015.
Abstract:
Nombre de travaux de recherche actuels visent à élucider les origines microscopiques du comportement mécanique macroscopique des matériaux granulaires au moyen de la simulation numérique discrète. La présente thèse s'inscrit dans ce mouvement, qui associe mécaniciens des sols et physiciens de la matière condensée. Nous étudions le comportement mécanique de matériaux modèles, assemblages de disques rigides ou quasi-rigides, sous chargement biaxial. Les matériaux granulaires proches de l'équilibre sont généralement assimilés à des solides. Ils sont traditonnellement modélisés par les lois élasto-plastiques de la mécanique des sols. Ces dernières sont indépendantes du temps physique et traduisent une description quasi-statique du mouvement. Une telle description n'émerge pas facilement des approches numériques discrètes fondées sur des modèles dynamiques. C'est pourquoi nous avons mis au point deux nouvelles approches numériques, la méthode numérique quasi-statique (dédiée aux disques non frottants) et une méthode de calcul statique élasto-plastique (pour les réseaux de contacts frottants). Ces démarches, comparées à la dynamique moléculaire, permettent la détermination précise des états d'équilibre successifs d'assemblages granulaires sous chargement variable. On peut ainsi donner un sens microscopique aux descriptions quasi-statiques, évaluer l'influence des paramètres dynamiques sur le comportement simulé, et identifier les mécanismes élémentaires responsables de la déformation macroscopique.
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Bendhaou, Wafa. "Modélisation macroscopique des écoulements à masse volumique variable : vers un modèle de la pyrolyse de la biomasse." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC084.
Abstract:
La pyrolyse est la décomposition thermochimique de la biomasse en gaz de synthèse valorisables en biocarburants. Cette technologie, propre et renouvelable, nécessite aujourd’hui des efforts de recherche et de développement afin de prouver sa compétitivité par rapport aux autres sources d’énergie. L’objectif de cette thèse est de développer un modèle macroscopique de la pyrolyse en utilisant la méthode de prise de moyenne volumique. Le modèle sera ensuite utilisé pour faire des études numériques afin de caractériser le procédé et améliorer les performances des réacteurs. Une approche en deux temps a été établie afin d’atteindre notre objectif. D’abord, des modèles macroscopiques d’écoulements à masse volumique variable en milieu poreux ont été développés. Ce type d’écoulements est similaire à celui mis en jeu en pyrolyse pour deux deux raisons: la masse volumique varie sous l’effet de gradients forts de température et le réacteur de pyrolyse peut être considéré comme un milieu poreux à double porosité (porosité à l’échelle du lit et porosité à l’échelle de la particule). Les résultats théoriques ont montré que les équations de conservation macroscopiques (continuité, quantité de mouvement et énergie) et les propriétés effectives (masse volumique, perméabilité et diffusivité thermique) font apparaitre de nouveaux termes résultants de la variation de densité. La forme explicite de ces termes a été établie et validée par simulations numériques. Les résultats obtenus ont été utilisés dans un deuxième temps afin de développer un modèle macroscopique de la pyrolysePyrolysis is a thermo-chemical conversion of biomass into bio-fuels. This technology has not been fully developed and its competitiveness against other sources of energy is yet to be proven. The aim of this work is to derive a macroscopic model of pyrolysis by means of volume averaging method. The obtained macroscopic model can then be used to conduct fast and low-cost numerical simulations to characterize the process and improve the reactor efficiency. To achieve our objective, a two-steps methodology has been established. First, the fundamental problem of variable density flow in porous media has been investigated. The physical phenomena in this kind of problem are very similar to those involved in pyrolysis for two reasons: the fluid density varies due to high temperature gradients and the pyrolysis reactor can be considered as a double porosity medium (porosity at the reactor scale and porosity at the biomass particle scale). The obtained macroscopic conservation equations (continuity, momentum and energy) and the effective properties (density, permeability and thermal diffusivity) contain additional terms resulting from the fluid density variation. The explicit form of these terms has been established and their components have been computed. The resulting models of the first step have then been used to develop a macroscopic model of the pyrolysis in the second part of our study
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Pam, Abdoulaye. "Méthodologie d’émulation pour le test de chaîne de puissance de véhicules électrifiés." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1I027.
Abstract:
L’électrification des véhicules est devenue, depuis plusieurs années, une solution incontournable pour faire face aux différents problèmes écologiques dans le transport. Ainsi des véhicules électrifiés (hybrides et électriques) sont de plus en plus mis en circulation. Des procédures de tests de leurs divers composants sont mises en place pour optimiser la conception, production et qualité de ces véhicules. L’émulation (‘‘Hardware-in-the-Loop’’ simulation) de puissance est devenue une étape importante, dans le cycle de développement des véhicules, pour la réalisation de ces différents tests. Pour diminuer les contraintes de délais et de coûts, le développement rapide d’émulateurs fiables et flexibles est nécessaire. L’objectif de cette thèse est de proposer une méthode pour la mise en œuvre d’émulateurs de puissance de chaine de traction de véhicules électrifiés pour le test de leurs ensembles fonctionnels. Le formalisme REM (Représentation Energétique Macroscopique) est utilisé comme outil d’organisation pour la synthèse des divers émulateurs de puissance. La méthodologie développée est utilisée pour tester la batterie et les entrainements électriques d’un véhicule hybride série. D’abord, une représentation unifiée du modèle de simulation énergétique du véhicule hybride série est réalisée. Ensuite, cette méthodologie est appliquée au test de la batterie du véhicule cible. Elle est enfin appliquée pour le test d’entrainements électriques. Des résultats expérimentaux sont fournis tout au long de ce mémoire pour valider ces divers émulateursThe electrification of transportation has become, for several years, an essential solution to deal with the various ecological problems in transport. Thus, electrified vehicles (hybrid and electric) are more and more put on the road. Test procedures for their various components are organized to optimize the design, production, and quality of these vehicles. Power Hardware-in-the-Loop simulation (using power emulators) has become an important step in the vehicle development cycle for these various tests. To reduce time and cost constraints, the rapid development of reliable and flexible power emulators is necessary. The objective of this PhD thesis is to propose a method for the design of power emulators for electrified vehicles for the testing of their various functional subsystems. EMR (Energetic Macroscopic Representation) formalism is used as an organization tool for the design of the various power emulators. The methodology developed is used to test the battery and electric drives of a series hybrid electric vehicle. First, a unified representation of the energetic simulation model of the series hybrid electric vehicle is proposed. Next, the methodology is applied for the battery testing of the reference vehicle. Finally, the methodology is applied for electric drives testing. Experimental results are provided throughout this PhD thesis to validate these various power emulators
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Desreveaux, Anatole. "Impact de facteurs techniques sur la consommation énergétique de véhicules électriques." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1I004.
Abstract:
Le réchauffement climatique est un défi majeur du 21ème siècle. Les émissions de gaz à effet liés au secteur des transports est un des principaux contributeurs à ce réchauffement. Le Véhicule Electrique (VE) est une des solutions pour réduire la pollution engendrée par le secteur des transports. Mais l’autonomie du véhicule électrique est un des freins à son adoption.Dans le cadre du programme Campus Universitaire à Mobilité Neutre et Innovante et Neutre en carbone (CUMIN), l’Université de Lille cherche à réduire les émissions de gaz à effet de serre liés aux déplacements réalisés au départ, à l’arrivée ou sur son campus de la Cité Scientifique. Le VE est une des solutions envisagées. Pour encourager les conducteurs de véhicules venant sur le campus à passer au VE, l’université cherche à évaluer la consommation du véhicule en vue de proposer des solutions de recharge neutres en carbone.La consommation d’énergie ou l’autonomie des VEs dépend de nombreux facteurs et est sujette à de fortes variations. L’évaluation de ces facteurs est primordiale pour mieux estimer la consommation du véhicule. L’objectif de cette thèse est de réaliser un outil de simulation d’un véhicule électrique en vue d’évaluer l’impact de différents facteurs sur la consommation d’énergie du véhicule. L’outil de simulation proposé prend en compte la consommation d’énergie liée à la traction du véhicule et des auxiliaires, notamment, la partie confort de l’habitacle. L’outil de simulation est organisé à l’aide la Représentation Energétique Macroscopique (REM). Ce formalisme d’organisation conduit à une approche « directe » permettant de bien prendre en compte les limitations du système. Dans cette thèse, les modélisations sont validées à l’aide d’expérimentation avant de réaliser des comparaisons par simulationGlobal Warning is one of the major challenges for the 21st century. The transport sector is one of the biggest emitters of greenhouse gas. Electric Vehicles (EVs) are one of the solutions able to reduce those emissions. However, the driving range of the vehicle is one of the barriers for EVs’ adoption. The Campus of University with Mobility based on Innovation and carbon Neutral (CUMIN) program aims at reducing the greenhouse gas emissions produced by mobility at campus “Cité Scientifique” of the University of Lille. EVs are one of the solutions studied to reduce emissions on this campus. For this solution, the university wishes to study the implementation of charging stations to promote EVs. In order to do this, a tool for estimating the energy consumption of an EV is required.Many factors have an impact on the energy consumption of EVs or their driving range. It is necessary to evaluate the effects of the different factors so as to have a better estimation of the driving ranges of those cars. In this PhD Thesis, the impact of different factors on the energy consumption of an Electric Vehicle has been assessed with a simulation tool developed on purpose. The suggested tool takes into account the energy consumption of the traction system, the Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) system and the other auxiliaries of the vehicle. This tool has been developed with Energetic Macroscopic Representation. This formalism aims at organizing the model using a forward approach. With this approach, it is possible to take into account the limitations of the system in the simulation tool of the vehicle. In this thesis, the modeling of the different parts have been developed, then validated with experimental tests. Finally, simulations have been carried out to evaluate the impact of the different factors on the energy consumption of an EV
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Nguyen, Bao Huy. "Stratégies de gestion d’énergie pour véhicules électriques et hybride avec systèmes hybride de stockage d’énergie." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I045/document.
Abstract:
Les véhicules électriques et hybrides font partie des éléments clés pour résoudre les problèmes de réchauffement de la planète et d'épuisement des ressources en combustibles fossiles dans le domaine du transport. En raison des limites des différents systèmes de stockage et de conversion d’énergie en termes de puissance et d'énergie, les hybridations sont intéressantes pour les véhicules électriques (VE). Dans cette thèse, deux hybridations typiques sont étudiées • un sous-système de stockage d'énergie hybride combinant des batteries et des supercondensateurs (SC) ; • et un sous-système de traction hybride parallèle combinant moteur à combustion interne et entraînement électrique. Ces sources d'énergie et ces conversions combinées doivent être gérées dans le cadre de stratégies de gestion de l'énergie (SGE). Parmi celles-ci, les méthodes basées sur l'optimisation présentent un intérêt en raison de leur approche systématique et de leurs performances élevées. Néanmoins, ces méthodes sont souvent compliquées et demandent beaucoup de temps de calcul, ce qui peut être difficile à réaliser dans des applications réelles.L'objectif de cette thèse est de développer des SGE simples mais efficaces basées sur l'optimisation en temps réel pour un VE et un camion à traction hybride parallèle alimentés par des batteries et des SC (système de stockage hybride). Les complexités du système étudié sont réduites en utilisant la représentation macroscopique énergétique (REM). La REM permet de réaliser des modèles réduits pour la gestion de l'énergie au niveau de la supervision. La théorie du contrôle optimal est ensuite appliquée à ces modèles réduits pour réaliser des SGE en temps réel. Ces stratégies sont basées sur des réductions de modèle appropriées, mais elles sont systématiques et performantes. Les performances des SGE proposées sont vérifiées en simulation par comparaison avec l’optimum théorique (programmation dynamique). De plus, les capacités en temps réel des SGE développées sont validées via des expériences en « hardware-in-the-loop » à puissances réduites. Les résultats confirment les avantages des stratégies proposées développées par l'approche unifiée de la thèseElectric and hybrid vehicles are among the keys to solve the problems of global warming and exhausted fossil fuel resources in transportation sector. Due to the limits of energy sources and energy converters in terms of power and energy, hybridizations are of interest for future electrified vehicles. Two typical hybridizations are studied in this thesis: • hybrid energy storage subsystem combining batteries and supercapacitors (SCs); and• hybrid traction subsystem combining internal combustion engine and electric drive. Such combined energy sources and converters must be handled by energy management strategies (EMSs). In which, optimization-based methods are of interest due to their high performance. Nonetheless, these methods are often complicated and computation consuming which can be difficult to be realized in real-world applications.The objective of this thesis is to develop simple but effective real-time optimization-based EMSs for an electric car and a parallel hybrid truck supplied by batteries and SCs. The complexities of the studied system are tackled by using Energetic Macroscopic Representation (EMR) which helps to conduct reduced models for energy management at the supervisory level. Optimal control theory is then applied to these reduced models to accomplish real-time EMSs. These strategies are simple due to the suitable model reductions but systematic and high-performance due to the optimization-based methods. The performances of the proposed strategies are verified via simulations by comparing with off-line optimal benchmark deduced by dynamic programming. Moreover, real-time capabilities of these novel EMSs are validated via experiments by using reduced-scale power hardware-in-the-loop simulation. The results confirm the advantages of the proposed strategies developed by the unified approach in the thesis
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Soussi, Hakim. "Modèle global et paramétrable, pour la gestion des foules d'agents en animation comportementale." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00762319.
Abstract:
Le réalisme d'une application traitant de l'animation comportementale de foules est fondé d'une part sur le rendu graphique des scènes produites par l'application, mais aussi sur le réalisme du comportement lui-même. C'est ce dernier point qui est notre objet d'étude. Le réalisme du comportement d'une foule est avant tout global (réalisme macroscopique) : elle doit avoir des propriétés statistiques (densité, dispersion, vitesse moyenne,...) proches de celles d'une foule réelle. Il est aussi local (réalisme microscopique), c'est-à-dire que les agents ou groupes d'agents doivent idéalement avoir des comportements proches de ceux des humains ou groupes humains pris pour référence, tout au moins dans le domaine d'application restreint considéré. L'objet de cette thèse est de proposer un modèle générique pour effectuer des simulations comportementales de foules, pour pouvoir satisfaire simultanément les deux types de réalisme macroscopique et microscopique et rendre compte de la plupart des types de foules (foules homogènes, groupes, collection d'agents). Pour ce faire, nous avons dégagé quelques principes simples et peu coûteux en ressources. Nous introduirons la notion de contexte (global, localisé, et propagateur). Les contextes globaux et localisés appliqués à un groupe d'agents tendent à leur donner un même comportement et constituent ainsi un moyen de contrôle global de ces acteurs (réalisme macroscopique). Le contexte propagateur donne un moyen de propagation d'informations entre les agents de la foule (communication). Les agents eux-mêmes sont dotés de tendances qui, en les différenciant dans un même contexte, leur donne une variété de comportements qui concourt au réalisme microscopique.
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Tournez, Florian. "Du composant au conducteur dans la boucle de simulation pour le test de véhicules électriques hybrides." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILN060.
Abstract:
L'électrification des véhicules joue un rôle essentiel dans la lutte contre le réchauffement climatique. En réponse à la croissance de plus en plus marquée des véhicules électrifiés sur le marché automobile mondial, de nouvelles technologies ont émergé pour satisfaire la demande. Les simulations Hardware-in-the-Loop de type Signal (S-HIL) et Puissance (P-HIL) sont déjà utilisées dans l'industrie automobile pour tester différents composants et sous-systèmes de nouvelle génération avant leur intégration dans le prototype final, mais leur potentiel reste sous-exploité. Afin de favoriser leur utilisation et d'améliorer la vitesse de développement de nouvelles méthodes simples et abordables doivent être mises en place.L'objectif de cette thèse est de proposer une méthode souple permettant de tester divers sous-systèmes électriques grâce à des simulations HIL de puissance classiques jusqu'au test avec le conducteur dans la boucle de simulation (DIL). Le concept de la simulation HIL distribuée est introduit en se basant sur l'utilisation d'un serveur délocalisé. Le serveur délocalisé correspond à un ordinateur virtuel situé dans un centre de données équipé du logiciel de simulation Amesim Simcenter. Le logiciel permet d'avoir accès à une bibliothèque de modèles en ligne permettant à l'utilisateur de coupler ses modèles ou ses sous-systèmes situés localement avec Amesim Simcenter afin de réaliser des simulations pures, du S-HIL ou du P-HIL. Une interface simple et flexible a été mise en place par l'intermédiaire de l'organisation des modèles avec le formalisme de la Représentation Energétique Macroscopique (REM). La simulation HIL distribuée a été réalisée dans le cadre du Projet H2020 PANDA pour améliorer l'insertion des véhicules électrifiés sur le marché automobile. Le second axe est de mettre en place une simulation DIL couplée simultanément à une simulation P-HIL tout en gardant la flexibilité d'utiliser des modèles sous une plateforme de simulation temps réel. De cette manière, il est possible de tester un sous-système de puissance tout en incluant un conducteur au travers d'un simulateur de conduite (DIL/P-HIL)Vehicle electrification plays a crucial role in the fight against climate change. In response to the increasingly pronounced growth of electrified vehicles in the global automotive market, new technologies have emerged to meet the demand. Hardware-in-the-Loop simulations, such as Signal (S-HIL) and Power (P-HIL), are already used in the automotive industry to test various components and next-generation subsystems before their integration into the final prototype, but their potential remains underutilized. To promote their use and enhance the speed of development, new and affordable methods need to be implemented.The objective of this thesis is to propose a flexible method for testing various electrical subsystems, ranging from traditional HIL simulations to Driver-in-the-Loop simulation (DIL). The concept of distributed HIL simulation is based on the use of a remote server. The remote server corresponds to a virtual computer located in a data center equipped with the Amesim Simcenter simulation software. The software provides access to an online library of models, allowing the user to couple their models or locally located subsystems with Amesim Simcenter to perform pure simulations, S-HIL, or P-HIL. A simple and flexible interface has been established through the organization of models using the Energetic Macroscopic Representation (EMR) formalism. Distributed HIL simulation was carried out as part of the H2020 PANDA Project to improve the integration of electrified vehicles into the automotive market. The second focus is to implement a DIL simulation coupled simultaneously with a P-HIL simulation while retaining the flexibility of using models in a real-time simulation platform. This approach enables the testing of a power subsystem while incorporating a driver through a driving simulator (DIL/P-HIL)
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Pauthenet, Martin. "Macroscopic model and numerical simulation of elastic canopy flows." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0072/document.
Abstract:
On étudie l'écoulement turbulent d'un fluide sur une canopée, que l'on modélise comme un milieu poreux déformable. Ce milieu poreux est en fait composé d'un tapis de fibres susceptibles de se courber sous la charge hydrodynamique du fluide, et ainsi de créer un couplage fluide-structure à l'échelle d'une hauteur de fibre (honami). L'objectif de la thèse est de développer un modèle macroscopique de cette interaction fluide-structure, afin d'en réaliser des simulations numériques. Une approche numérique de simulation aux grandes échelles est donc mise en place pour capturer les grandes structures de l'écoulement et leur couplage avec les déformations du milieu poreux. Pour cela nous dérivons les équations régissant la grande échelle, au point de vue du fluide ainsi que de la phase solide. À cause du caractère non-local de la phase solide, une approche hybride est proposée. La phase fluide est décrite d'un point de vue Eulerien, tandis que la description de la dynamique de la phase solide nécessite une représentation Lagrangienne. L'interface entre le fluide et le milieu poreux est traitée de manière continue. Cette approche de l'interface fluide/poreux est justifiée par un développement théorique sous forme de bilan de masse et de quantité de mouvement à l'interface. Ce modèle hybride est implémenté dans un solveur écrit en C$++$, à partir d'un solveur fluide disponible dans la librairie CFD \openfoam. Un préalable nécessaire à la réalisation d'un tel modèle macroscopique est la connaissance des phénomènes de la petite échelle en vue de les modéliser. Deux axes sont explorés concernant cet aspect. Le premier consiste à étudier les effets de l'inertie sur la perte de charge en milieu poreux. Un paramètre géométrique est proposé pour caractériser la sensibilité d'une microstructure poreuse à l'inertie de l'écoulement du fluide dans ses pores. L'efficacité de ce paramètre géométrique est validée sur une diversité de microstructures et le caractère général du paramètre est démontré. Une loi asymptotique est ensuite proposée pour modéliser les effets de l'inertie sur la perte de charge, et comprendre comment celle-ci évolue en fonction de la nature de la microstructure du milieu poreux. Le deuxième axe d'étude de la petite échelle consiste à étudier l'effet de l’interaction fluide-structure à l'échelle du pore sur la perte de charge au niveau macroscopique. Comme les cas présentent de grands déplacements de la phase solide, une approche par frontières immergées est proposée. Ainsi deux méthodes numériques sont employées pour appliquer la condition de non-glissement à l'interface fluid/solide: l'une par interface diffuse, l'autre par reconstitution de l'interface. Cela permet une validation croisée des résultats et d'atteindre des temps de calcul acceptables tout en maîtrisant la précision des résultats numériques. Cette étude permet de montrer que l'interaction fluide-structure à l'échelle du pore a un effet considérable sur la perte de charge effective au niveau macroscopique. Des questions fondamentales sont ensuite abordées, telles que la taille d'un élément représentatif ou la forme des équations de transport dans un milieu poreux soupleWe study the turbulent flow of a fluid over a canopy, that we model as a deformable porous medium. This porous medium is more precisely a carpet of fibres that bend under the hydrodynamic load, hence initiating a fluid-structure coupling at the scale of a fibre's height (honami). The objective of the thesis is to develop a macroscopic model of this fluid-structure interaction in order to perform numerical simulations of this process. The volume averaging method is implemented to describe the large scales of the flow and their interaction with the deformable porous medium. An hybrid approach is followed due to the non-local nature of the solid phase; While the large scales of the flow are described within an Eulerian frame by applying the method of volume averaging, a Lagrangian approach is proposed to describe the ensemble of fibres. The interface between the free-flow and the porous medium is handle with a One-Domain- Approach, which we justify with the theoretical development of a mass- and momentum- balance at the fluid/porous interface. This hybrid model is then implemented in a parallel code written in C$++$, based on a fluid- solver available from the \openfoam CFD toolbox. Some preliminary results show the ability of this approach to simulate a honami within a reasonable computational cost. Prior to implementing a macroscopic model, insight into the small-scale is required. Two specific aspects of the small-scale are therefore studied in details; The first development deals with the inertial deviation from Darcy's law. A geometrical parameter is proposed to describe the effect of inertia on Darcy's law, depending on the shape of the microstructure of the porous medium. This topological parameter is shown to efficiently characterize inertia effects on a diversity of tested microstructures. An asymptotic filtration law is then derived from the closure problem arising from the volume averaging method, proposing a new framework to understand the relationship between the effect of inertia on the macroscopic fluid-solid force and the topology of the microstructure of the porous medium. A second research axis is then investigated. As we deal with a deformable porous medium, we study the effect of the pore-scale fluid-structure interaction on the filtration law as the flow within the pores is unsteady, inducing time-dependent fluidstresses on the solid- phase. For that purpose, we implement pore-scale numerical simulations of unsteady flows within deformable pores, focusing for this preliminary study on a model porous medium. Owing to the large displacements of the solid phase, an immersed boundary approach is implemented. Two different numerical methods are compared to apply the no-slip condition at the fluid-solid interface: a diffuse interface approach and a sharp interface approach. The objective is to find the proper method to afford acceptable computational time and a good reliability of the results. The comparison allows a cross-validation of the numerical results, as the two methods compare well for our cases. This numerical campaign shows that the pore-scale deformation has a significant impact on the pressure drop at the macroscopic scale. Some fundamental issues are then discussed, such as the size of a representative computational domain or the form of macroscopic equations to describe the momentum transport within a soft deformable porous medium
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Wang, Jie. "Simulation macro-méso de la mise en forme de renforts tissés interlocks." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI075.
Abstract:
L’étape de mise en forme dans le procédé RTM est importante car elle influence fortement le comportement mécanique du composite en service. Pour mieux prédire l’apparition de défauts éventuels des matériaux composites, les méthodes numériques sont de plus en plus développées compte tenu de la durée et du coût des essais. Déformations et orientations des mèches à l’échelle mésoscopiques sont essentielles pour simuler l’écoulement de la résine dans l’étape d’injection. Etant donné le nombre d’éléments et les interactions complexes, il est difficile d’effectuer les simulations de formage pour toute la pièce du renfort à l’échelle mésoscopique. La présente thèse consiste à développer une méthode multiéchelle qui permet de relier les simulations macroscopiques des renforts et les modélisations mésoscopiques de VER (volume élémentaire représentatif) lors de la mise en forme. D’abord, les simulations numériques macroscopiques pour trois renforts tissés différents sont réalisées à l’aide d’une loi de comportement hyperélastique, par la méthode des éléments finis avec un schéma explicite dynamique. Ensuite, les modélisations géométriques de VER à l’échelle mésoscopique sont reconstituées sur la base des images de tomographie X. Les champs de déplacements-déformations mésoscopiques des renforts tissés sont déterminés à partir des résultats macroscopiques et de la position des mèches. Pour prendre en compte les effets locaux de glissements des mèches, deux approches de simulations mésoscopiques de VER sont développées. Finalement, les résultats numériques mésoscopiques sont comparés avec ceux expérimentauxThe forming stage in the RTM process is crucial because it strongly influences the mechanical behavior of composites in service. In order to better predict the appearance of possible defects of composite materials, numerical simulations are increasingly developed taking into account the duration and the cost of experiences. Deformations and orientations of yarns at the mesoscopic scale are essential to simulate the resin flow in the stage of injection. Given the number of elements and their complex interactions, it is difficult to conduct the shaping simulations for the entire reinforcement at this mesoscopic scale. This present thesis consists in developing a multiscale method that allows linking the macroscopic simulations of reinforcements and the mesoscopic modellings of RVE (representative volume element) during the forming process. Firstly, the numerical simulations for three different woven reinforcements at the macroscopic scale are carried out using an anisotropic hyperelastic constitutive law, by the finite element method with a dynamic explicit scheme. Then, the geometrical modelling of RVE at the mesoscopic scale are reconstituted based on the tomographic images. The mesoscopic displacement-deformation fields of woven reinforcements are determined from the macroscopic results and the position of the yarns. In order to take into consideration sliding effects of yarns, two approaches of mesoscopic simulations of RVE are developed. Finally, the mesoscopic numerical results are compared with the experimental results
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Torres, Guzman Diana Angélica. "Generation and control of tactile feedback with longitudinal ultrasonic vibration and human-in-the-Loop analysis." Thesis, Université de Lille (2018-2021), 2021. http://www.theses.fr/2021LILUN035.
Abstract:
La technologie haptique offre aux utilisateurs un moyen unique d'interagir avec les mondes virtuels en permettant le transfert direct d'informations entre les interfaces et l'être humain par le biais du sens du toucher. Les dispositifs haptiques de surface utilisent différentes techniques pour moduler la friction afin de simuler la texture. Dans le cas des surfaces haptiques à ultrasons, on utilise des céramiques piézoélectriques qui, alimentées par une tension alternative sinusoïdale, provoquent un mouvement à la surface du dispositif. Ce mouvement est transmis et amplifié par le matériau, à sa fréquence de résonance.Les modes vibratoires transversaux sont couramment utilisés dans la technologie haptique des surfaces ultrasoniques. Ce travail évalue la possibilité d'utiliser les vibrations longitudinales comme une alternative technologique pour produire un retour haptique dans les dispositifs à ultrasons. Pour cela, des comparaisons sont effectuées sur les deux familles de modes, à partir d’un dispositif dédié à la fois d’un point de vue performances énergétiques et qualité des stimuli perçus. L'action et la perception de l'homme dans ce contexte sont très importantes. Malheureusement, en raison de la complexité des phénomènes de friction, la réponse sensorielle est différente d'un utilisateur à l'autre, avec le même stimulus haptique. Pour cette raison, il est intéressant d'explorer l'humain dans la boucle de simulation tactile. Dans ce but, une première tentative de développer le concept de "Human-in-the-Loop" en haptique de surface est présentée dans cette thèse, en utilisant le formalisme EMR (Energetic Macroscopic Representation) développé au sein de l'équipe de contrôle du L2EP et déjà couramment appliqué au HIL (Hardware in the Loop).Cette thèse est organisée comme suit : le chapitre 1 présente l'état de l'art et le positionnement. Le chapitre 2 présente la création et le contrôle d'un dispositif haptique de surface à ondes longitudinales. Dans le chapitre 3, le modèle d'interaction à l'origine de l'effet de modulation de la friction avec la vibration longitudinale ultrasonique est proposé et validé pour le cas où l'exploration se fait dans le même axe que le mouvement de l'onde, ainsi que le cas plus général où l'exploration se fait dans toute autre direction. Dans le chapitre 4, une série d'expériences est conçue pour effectuer une analyse comparative entre la vibration ultrasonore longitudinale et transversale, en termes de besoins énergétiques pour une intensité de texture donnée. A partir de cette étude, il est possible de percevoir une problématique importante dans la conception de dispositifs haptiques de surface à ultrasons : l'adaptation du retour haptique à chaque utilisateur pour obtenir une perception standardisée. Le chapitre 5 traite de cette problématique, en introduisant le concept de force acoustique du doigt et sa corrélation avec le phénomène de réduction de la friction. Enfin, le chapitre 6 présente les leçons apprises dans les chapitres précédents dans une perspective "Human-in-the-loop" et explore les applications futures possibles de ce type d'analyse.Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet Mint à l'IRCICA. Il fait donc partie de l'équipe collaborative 'CRIStAL-L2EP-MINT, et du groupe CNRS GdR TACTHaptic technology offers users a unique way of interacting with the virtual world, as it allows direct information transfer between the interfaces and the human through the sense of touch. Surface haptic devices use different techniques to achieve friction modulation in order to simulate texture. In the case of ultrasonic surface haptics, this is achieved with the use of piezoelectric ceramics, which, supplied by a sinusoidal alternating voltage, elicit motion on the surface of the device. This motion is transmitted and amplified by the material, at its resonance frequency.Transversal vibrational modes are commonly used in ultrasonic surface haptic technology. This work evaluates the possibility to use longitudinal vibration as a technological alternative to produce haptic return in ultrasonic devices. Valuable comparisons between transverse and longitudinal modes are performed on a dedicated device, both on the point of view of energetic behavior and stimuli perception quality. The action and perception of the human in this context are very important. Unfortunately, due to the complexity of friction phenomena, the sensory response is different from one user to another, with the same haptic stimulus. For this reason, it is interesting to explore the human in the tactile simulation loop. With this purpose in mind, an initial attempt to develop the concept of "Human-in-the-Loop" in surface haptics is given in this thesis, using the EMR formalism, (Energetic Macroscopic Representation)developed within the L2EP Control team and already commonly applied to HIL (Hardware in the Loop).This PhD thesis is organized as follows: chapter 1 presents the state of the art and the positioning. Chapter 2 presents the creation and control of a longitudinal wave surface haptic device. In Chapter 3, the interaction model at the origin of the friction modulation effect with ultrasonic longitudinal vibration is proposed and validated for the case where the exploration occurs in the same axis as the wave motion, as well as the more general case where the exploration occurs in any other direction. In Chapter 4, a series of experiments are conceived to perform a comparative analysis between longitudinal and transverse ultrasonic vibration, in terms of energetic requirements for a given texture intensity. From this study, it is possible to perceive one important problematic in the design of ultrasonic surface haptic devices: the adaptation of the haptic feedback to each user to achieve a standardized perception. Chapter 5 deals with this problematic, by introducing the concept of acoustic finger force and its correlation with the friction reduction phenomenon. Finally, Chapter 6 presents the lessons learned in the previous chapters in a ‘Human-in-the-loop’ perspective and explores the possible future applications of this type of analysis.This work has been carried out within the framework of the Mint Project at IRCICA. It takes, therefore, part in the collaborative ‘CRIStAL-L2EP-MINT’ team, and CNRS GdR TACT group
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Orliac, Jean-Guillaume. "Analyse et simulation du comportement anisotrope lors de la mise en forme de renforts tissés interlock." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00823359.
Abstract:
Afin de pouvoir prédire le comportement des renforts de composites 3D interlock au cours d'un procédé de mise en forme, il est nécessaire de connaitre la position des mèches dans le renfort durant la phase de préformage du procédé. Les travaux présentés ici traitent de la simulation du préformage de renforts 3D épais à l'aide d'un élément fini hexaédrique semi-discret spécifique. En utilisant le principe des travaux virtuels, on distingue le travail interne virtuel dû à la tension des mèches des autres travaux virtuels. La raideur due aux tensions de mèches, qui constitue la contribution principale de la rigidité du matériau, est prise en compte à l'aide de barres incluses dans les éléments. Les rigidités dues aux autres sollicitations, comme la compression transverse, les cisaillements ou les frottements inter-mèches, sont décrites par un matériau continu additionnel. La combinaison de ce modèle discret du premier ordre et d'un matériau continu hyperélastique anisotrope dit du second ordre, pour formuler le comportement du matériau va permettre la simulation du préformage des renforts tissés épais. Conjointement aux travaux sur la simulation, des travaux expérimentaux pour l'identification des paramètres matériau de la loi de comportement ont été définis et réalisés. Ces paramètres concernent les deux parties de la formulation du comportement.
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Liu, Yuchen. "Synthesis, structural characterization and electrochemical hydrogen storage properties of LaNi5 and La4MgNi19 alloys prepared by mechanical alloying." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2024. http://www.theses.fr/2024UBFCA004.
Abstract:
Le monde d'aujourd'hui est confronté à l'épuisement imminent des combustibles fossiles et à de graves problèmes environnementaux, et il est urgent de trouver des sources d'énergie propres et renouvelables. L’énergie hydrogène, en tant que source d’énergie propre, est un candidat potentiel. Dans une économie de l’hydrogène basée sur l’hydrogène énergie, le stockage de l’hydrogène constitue le principal obstacle à son développement. Les hydrures métalliques ont attiré l'attention en raison de leur sécurité et de leurs propriétés élevées de stockage de l'hydrogène. La première génération d'alliage commercial de stockage d'hydrogène à base de LaNi5 présente d'excellentes performances de stockage d'hydrogène et a été largement utilisée dans divers domaines. Cependant, en raison de sa faible capacité de stockage d’hydrogène, il est difficile de répondre aux exigences de l’Union européenne en matière de matériaux de stockage d’hydrogène. Les scientifiques utilisent souvent une seule méthode d’optimisation, comme la substitution d’éléments, les nouvelles voies de synthèse, l’optimisation de surface, etc. Cependant, peu d’articles rapportent des méthodes d’optimisation combinant les deux méthodes.Dans ce travail, les premiers principes ont été utilisés pour sélectionner le meilleur élément Cr pour remplacer Ni. L'alliage mécanique a été utilisé pour synthétiser l'alliage LaNi5 et l'alliage LaNi4Cr. La micromorphologie et la composition des phases de différents échantillons produits avec différents paramètres de broyage à boulets ont été caractérisées par des tests SEM et XRD. Les performances de stockage de l'hydrogène de l'échantillon ont ensuite été testées, et les performances de stockage de l'hydrogène gazeux et les performances électrochimiques de l'échantillon ont été obtenues. Les propriétés de stockage de l'hydrogène de tous les échantillons ci-dessus sont comparées les unes aux autres et les résultats reflètent l'efficacité de la combinaison des méthodes d'alliage mécanique et de substitution d'éléments pour l'optimisation de LaNi5.De plus, une autre méthode d’optimisation de l’alliage LaNi5 a également été réalisée, à savoir sa combinaison avec la phase AB2 pour former l’alliage La4MgNi19. Un total de 6 ensembles de paramètres avec différents temps de broyage à billes et différents précurseurs ont été utilisés pour synthétiser l'alliage La4MgNi19. La composition des phases et les propriétés de stockage de l'hydrogène de tous les échantillons ont été obtenues et comparées aux propriétés de stockage de l'hydrogène de LaNi4Cr. Les résultats montrent que les performances de stockage de l'hydrogène de l'alliage La4MgNi19 sont meilleures que celles de l'alliage LaNi5, mais légèrement pires que celles de l'alliage LaNi4Cr.Enfin, à l’aide d’un logiciel de simulation, les paramètres de l’alliage LaNi4Cr ont été introduits dans le modèle éprouvé de réservoir de stockage d’hydrogène afin d’explorer les performances de cet alliage dans le réservoir de stockage d’hydrogène. Après avoir exploré les effets de différents paramètres sur le réservoir de stockage d’hydrogène, des conduites d’eau ont été ajoutées pour ajuster l’échange thermique. Les résultats montrent que les réservoirs de stockage d’hydrogène remplis de LaNi4Cr ont d’excellentes performancesToday's world is facing the imminent depletion of fossil fuels and serious environmental problems, and it is urgent to find clean and renewable energy sources. Hydrogen energy, as a clean energy source, is a potential candidate. In a hydrogen economy based on hydrogen energy, hydrogen storage is the biggest obstacle limiting its development. Metal hydrides have attracted attention due to their safety and high hydrogen storage properties. The first generation of commercial hydrogen storage alloy LaNi5-based alloy has excellent hydrogen storage performance and has been widely used in various fields. However, due to its low hydrogen storage capacity, it is difficult to meet the requires of the European Union for hydrogen storage materials. Scientists often use a single optimization method, such as element substitution, new synthetic routes, surface optimization, etc. However, few articles report optimization methods that combine the two methods.In this work, first principles were used to screen out the best element Cr to substitute Ni. Mechanical alloying was used to synthesize LaNi5 alloy and LaNi4Cr alloy. The micromorphology and phase composition of different samples produced with different ball milling parameters were characterized by SEM and XRD tests. The hydrogen storage performance of the sample was then tested, and the gaseous hydrogen storage performance and electrochemical performance of the sample were obtained. The hydrogen storage properties of all the above samples are compared with each other, and the results reflect the effectiveness of the combination of mechanical alloying and element substitution methods for the optimization of LaNi5.In addition, another optimization method of LaNi5 alloy was also carried out, that is, combining it with AB2 phase to form La4MgNi19 alloy. A total of 6 sets of parameters with different ball milling times and different precursors were used to synthesize La4MgNi19 alloy. The phase composition and hydrogen storage properties of all samples were obtained and compared with the hydrogen storage properties of LaNi4Cr. The results show that the hydrogen storage performance of La4MgNi19 alloy is better than that of LaNi5 alloy, but slightly worse than that of LaNi4Cr alloy.Finally, with the help of simulation software, the parameters of the LaNi4Cr alloy were introduced into the proven hydrogen storage tank model to explore the performance of this alloy in the hydrogen storage tank. After exploring the effects of different parameters on the hydrogen storage tank, water pipes were added to adjust the heat exchange. The results show that hydrogen storage tanks filled with LaNi4Cr have excellent performance
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Du, Peloux de Saint Romain Bertrand. "Modélisation des actionneurs électromagnétiques par réseaux de réluctances : création d'un outil métier dédié au prédimensionnement par optimisation." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10144.
Abstract:
Au cours de la phase de conception des actionneurs électromagnétiques, le concepteur a besoin d'outils de calcul rapides qui lui permettent de mieux comprendre et analyser les dispositifs sur lesquels il travaille. De la même manière, il doit pouvoir disposer d'outils de dimensionnement lui permettant de résoudre des problèmes inverses par des algorithmes d'optimisation, notamment ceux utilisant les gradients. Dans le domaine de l'électromagnétisme, les réseaux de réluctances sont parfaitement adaptés à ces problématiques de prédimensionnement. Leur mise en équations est cependant une tâche fastidieuse et souvent source d'erreurs, et le concepteur souffre d'un manque d'outil adapté pour créer de tels modèles. Nous nous proposons donc ici de formuler cette méthode dans le cas général, puis de l'implémenter dans un outil dédié afin d'automatiser le processus de création du modèle à partir des informations métier connues du concepteur. Afin d'enrichir les modèles, le calcul des énergies et de la force sont également proposés. Enfin une dérivation automatique du modèle permet sa compatibilité avec des algorithmes d'optimisation utilisant les gradients. La problématique de simulation des régimes transitoires est également abordée à travers une méthodologie permettant de mettre en place des modèles dynamiques faisant intervenir les couplages avec les parties électrique et mécanique. Une attention particulière est portée sur leur formulation en vue de l'intégration des équations différentielles par des méthodes numériquesIn the field of electromagnetism, the reluctance networks are perfectly adapted to pre- sizing issues. However, their setting in equations is a tiresome task and often leads to errors, and suffers from a lack of dedicated. This work proposes to formulate this method in a general case, and then to implement it in a dedicated tool in order to automate the creation process of the model, starting from the designer's know-how. In order to improve the models, energies and force calculation are also proposed. Finally an automatic derivation of the model allows its compatibility with optimization algorithms that use the gradients. The simulation of the transient states is also approached through a methodology allowing to couple electric and mechanical parts, thus a complete dynamic model can be obtained. A close attention is paid to their formulation because of the integration of the differential equations by numerical methods
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Aviziotis, Ioannis. "Chemical vapor deposition of Al, Fe and of the Al13Fe4 approximant intermetallic phase : experiments and multiscale simulations." Thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://www.theses.fr/2016INPT0100/document.
Abstract:
Des couches minces contenant des phases intermétalliques présent et des propriétés et de combinaisons de propriétés qui ne sont que partiellement explorées. Elles portent des solutions potentielles pour conférer des multifonctionnalités à des matériaux avancés requis par les secteurs industriels et sont source derupture et de l'innovation. Leur élaboration par dépôt chimique en phase vapeur à partir de précurseurs métallo-organiques (MOCVD) permet un dépôt conforme sur, et la fonctionnalisation de surfaces complexes, avec un temps de traitement court et à un coût modéré.Pour ceci, il est nécessaire de contrôler les réactions chimiques complexes et des mécanismes de transport impliqués. La modélisation informatique du procédé, alimentée avec des données obtenues par des expériences de dépôt ciblées, est un outil intégré pour l'étude et la compréhension des phénomènes qui se produisent à différentes échelles,de l’échelle macroscopique à celle nanométrique. La MOCVD de composés intermétalliques Al-Fe est étudiée en tant que paradigme de la mise en oeuvre d'une telle approche combinée, expérimentale et théorique. La phase approximanteAl13Fe4 est particulièrement ciblée,en raison de son intérêt comme alternative peu onéreuse aux catalyseurs à base de métaux noble dans l'industrie chimique. La mise au point du dépôt de la phase Al13Fe4est subordonnée à l'étude des proc /min à 185oC. La simulation du procédé prédit des vitesses de croissance en bon accord avec ces résultats, en particulier dans la gamme 139oC-227oC. La modélisation multi-échelle prédit la rugosité RMS avec précision, permettant ainsi le contrôle des propriétés telles que la résistivité électrique. La possibilité d'obtenir des films MOCVD de Fe à faible contamination en O et C est explorée dans la gamme 130oC-250oC à partir de fer pentacarbonyle, Fe(CO)5. La morphologie de la surface des films dépend fortement de la température de dépôt; elle devient plus lisse au-dessus de200oC, qui correspond aussi à la vitesse de croissance maximale, 60nm/min. La vitesse de dépôt diminue fortement lorsque la pression augmente. Les prédictions de la modélisation macroscopique reproduisent précisément ce comportement. Elles indiquent que la diminution de la vitesse de croissance à des températures et des pressions élevées est due à l’augmentation de la décomposition du précurseur en phase gazeuse et à l'inhibition de la réactivité de surface par le ligand CO. Le modèle multi échelle conduit à des valeurs RMS en bon accord avec les mesures expérimentales, en particulier à des températures plus élevées. Suite à l’étude des deux procédés, des co-dépôts d'Al-Fe effectués à 200oCrésultent en des films riches en Alavec une microstructure poreuse et rugueuse. Ceux-ci ne contiennent pas de phases intermétalliques et sont riches en oxygène dû à la réaction d'Al avec les ligandscarbonyles. Afin d’éliminer la contamination, des dépôts séquentiels d'Al et de Fe sont réalisés, ce dernier dans des conditions modifiées à 140oC, 40Torr et 10 min. Ces films sont exemptes d’hétéroélements et présentent un rapport atomique Al:Fe13:4. Diffraction des rayons X et microscopies électroniques révèlent qu’un recuit in situ à 575oC pendant 1 h conduit à des films à gradient de la composition sur l'épaisseur,composés de la phase approximantem-Al13Fe4 conjointement avec des phases intermétalliques Al-Fesecondaires. Il est ainsi démontré que des procédés MOCVD sont appropriés pour obtenir des films constitués d'alliages intermétalliques.Ces films multifonctionnels,appliqués de façon conforme sur des surfaces complexes sont utiles pour un grand nombre d'applicationsFilms containing intermetallic compounds exhibit properties and combination of properties which are only partially explored. They carry potential solutions to confer multifunctionality to advanced materials required by industrial sectors and to become a source of breakthrough and innovation.Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) potentially allows conformal deposition on, and functionalization of complex surfaces, with high throughput and moderate cost. For this reason, it is necessary to control the complex chemical reactions and the transport mechanisms involved in a MOCVD process. In this perspective, computational modeling of the process, fed with experimental information from targeted deposition experiments, provides an integrated tool for the investigation and the understanding of the phenomena occurring at different length scales, from the macro- to the nanoscale. The MOCVD of Al-Fe intermetallic compounds is investigated in the present thesis as a paradigm of implementation of such a combined, experimental and theoretical approach. Processing of the approximant phase Al13Fe4 is particularly targeted, due to its potential interest as low-cost and environmentally benign alternative to noble metal catalysts in the chemical industry. The attainment of the targeted Al13Fe4 intermetallic phase passes through the investigation of the MOCVD of unary Al and Fe films. The MOCVD of Al from dimethylethylamine alane (DMEAA) in the range 139oC-241oC results in pure films. Increase of the deposition temperature yields higher film density and decreased roughness. The Aldeposition rate increases to a maximum of 15.5 nm/min at 185oC and then decreases. Macroscopic simulations of the process predictdeposition rates in sufficient agreement with experimental measurements, especially in the range 139oC-227oC. At higher temperatures, competitive gas phase and surface phenomena cannot be captured by the applied model. Multiscale modeling of the process predicts the RMS roughness of the films accurately, thus allowing the control of properties such as electrical resistivity which depend on the microstructure. The MOCVD of Fe from iron pentacarbonyl, Fe(CO)5, is investigated in the range 130oC-250oC for the possibility toobtain fairly pure Fe films with low Oand C contamination. The surface morphology depends strongly on the temperature and changes are observed above 200oC. The Fe deposition rate increases up to 200oC, to a maximum of 60 nm/min, and then decreases. Moreover, the deposition rate decreases sharply with increasing pressure. Computational predictions capture accurately the experimental behavior and they reveal that the decrease athigher temperatures and pressures is attributed to the high gas phase decomposition rate of the precursor and to inhibition of the surface fromCO. The multiscale model calculates RMS roughness in good agreement with experimental data, especially at higher temperatures. Upon investigation of the two processes, aseries of Al-Fe co-depositions performed at 200oC results in Al-rich films with a loose microstructure. They contain no intermetallic phases and they are O-contaminated due to the reaction of the Al with the carbonyl ligands. Sequential deposition of Al and Fe followed by in situ annealing at 575oC for 1 h is applied to bypass the Ocontamination. The process conditions of Fe are modified to 140oC, 40 Torr and 10 min resulting in O-free films with Al:Fe atomic ratio close to the targeted 13:4 one. Characterization techniques including X-ray diffraction, TEM and
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Solano, Javier. "Modélisation et supervision des flux énergétiques à bord d'un véhicule hybride lourd : approche par logique floue de type-2." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00699896.
Abstract:
Le transport des personnes et des marchandises représente plus de 25% de la consommation d'énergie et est l'une des principales sources de pollution dans le monde. Plusieurs efforts doivent être faits pour réduire la dépendance du pétrole, la consommation d'énergie et l'impact environnemental des systèmes de transport. Dans cette perspective, la Direction Générale de l'Armement a soutenu la conception et la réalisation du banc d'Evaluation de Composantes de la Chaine Electrique (ECCE). Il s'agit d'un laboratoire mobile qui permet d'évaluer dans des conditions d'utilisation réelles, les différentes composantes énergétiques utilisées dans les véhicules électriques. Les travaux de cette Thèse de Doctorat s'inscrivent dans le contexte du projet ECCE. Le principal objectif est de concevoir, d'implanter et de valider expérimentalement un système temps réel de gestion d'énergie pour véhicule électrique hybride. L'architecture énergétique retenue pour cette étude comporte un banc de batteries au plomb, un système pile à combustible et un banc de supercondensateurs. Nous proposons un système de gestion d'énergie qui permet de prendre en compte l'expertise de plusieurs spécialistes sur ces sujets. La conception du système de gestion d'énergie est ainsi réalisée en utilisant une enquête conçue pour extraire la connaissance des experts du domaine (10 experts de différentes affiliations). La logique floue de type 2 permet d'intégrer de l'incertitude dans les réponses et ainsi de considérer simultanément les différents avis des experts. Ce travail présente dans une première partie l'étude des modèles des sources énergétiques et de la structure de commande du véhicule. Cette structure est basée sur la Représentation Energétique Macroscopique (REM). Des résultats de simulation et de validation expérimentale d'une méthodologie pour paramétrer le modèle équivalent des supercondensateurs sont également présentés. La deuxième partie est consacrée à l'étude des systèmes logique floue de type 2. Ces systèmes sont étudiés et présentés en utilisant un exemple numérique. En complément des travaux menés sur l'implantation logicielle de la logique floue de type 2, une application a été conçue, implantée et validée expérimentalement : il s'agit du contrôle de la tension de sortie d'un hacheur dévolteur. L'objectif principal de cette application était de permettre une pré-validation de l'application de la logique floue de type 2 dans le cas d'applications industrielles. Finalement, le système de gestion d'énergie proposé a été validé successivement par des simulations, des essais statiques expérimentaux, des essais de roulage en mode d'opération normale et en mode d'opération dégradée. Nous avons mis en évidence que la logique floue de type 2 est particulièrement bien adaptée pour des applications temps réel dans le domaine du génie électrique.
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Nouh, Aiman. "Contribution au développement d’un simulateur pour les véhicules électriques routiers." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2013.
Abstract:
Les pollutions sonores et par gaz à effet de serre ainsi qu’une consommation de carburant en constante augmentation, impliquent de plus en plus le véhicule électrique (VE) au cœur des débats autour de l’énergie. Le VE est l’une des solutions préconisées, par les constructeurs automobiles et les organismes de recherche, pour remplacer peu à peu les véhicules classiques notamment dans les centres villes. Dans ce contexte, la simulation numérique générique, rapide et précise s’impose comme le moyen incontournable dans la conception de VE de plus en plus performants et compétitifs. Ainsi ce travail de thèse a comme objectif principal de développer notre simulateur dédié aux VE et nommé ELEctric Vehicle Simulator (ELEVES). Il utilise un formalisme graphique nommé Réseau Dynamique Hybride à Composant (RDHC) pour extraire le système d’équations. Le point fort d’ELEVES réside dans le fait qu’il permet à l’utilisateur non seulement de construire et simuler un VE à partir de ses bibliothèques pré-établies, mais également de construire ses propres modèles. Un modèle dynamique du véhicule à trois degrés de liberté et une modélisation d’un moteur synchrone à aimants permanents ainsi que son alimentation ont été construits à l’aide d’ELEVES. Afin d’inclure la fonctionnalité de la commande du VE, nous avons adopté une démarche systémique à travers la représentation énergétique macroscopique (REM) du système. Ensuite, la structure maximale de commande (SMC) a été établie à partir de la REM globale du système dans l’optique de contrôler la vitesse du véhicule. Enfin, trois architectures de VE ont été traitées afin de mettre en évidence quelques fonctionnalités d’ELEVES et de montrer les étapes suivies lors de la réalisation de telles applications. Ces systèmes sont le VE à deux roues motrices d’abord sans, puis avec la commande de la vitesse du véhicule et le VE à quatre roues motrices sans la commande de la vitesse du véhicule. La confrontation des résultats de notre outil avec ceux fournis par le logiciel Matlab/Simulink donne de très bonnes corrélations entre les deux outilsSince noise and polluting gases as well as fuel consumption rise steadily, the interest in electric vehicles (EV) is ever more increasing nowadays. The EV is one of the solutions recommended by vehicle manufacturers and research organizations, to gradually replace the conventional vehicles especially in city centres. In this context, the generic, quick and accurate numerical simulation proves to be the main means of designing more and more high-performing and competitive electric vehicles. Thus, this research work has the goal to develop a simulator dedicated to electric vehicles and called ELEctric Vehicle Simulator (ELEVES). It uses the Component Hybrid Dynamic Nets (CHDN) as a graphical formalism for extracting the system of equations. The advantage of ELEVES that it allows the user not only to build and simulate an EV from its pre-established libraries, but also to build his own models. A dynamic model of vehicle with three degrees of freedom, a model of a permanent magnets synchronous motor with its power supply have been implemented into ELEVES. In order to include the control aspect of EV, a systematic approach based on the Energetic Macroscopic Representation (EMR) has been adopted. Thus, starting from EMR, a Maximum Control Structure (MCS) has been established to control the EV speed. Finally, three architectures of EVs have been simulated to highlight some ELEVES’s capabilities and to show the necessary steps to follow for building such applications. They are the two in-wheel drives EV with and without speed control and the four in-wheel drives EV. In order to assess the validity of ELEVES, the same simulations have been performed using Matlab/Simulink, the results obtained from both softwares are in a good agreement
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Callot, Stanislas. "Analyse des mécanismes macroscopiques produits par les interactions rotor/stator dans les turbomachines." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2002. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/scallot.pdf.
Abstract:
L'écoulement instationnaire produit par le défilement des roues mobiles face aux roues fixes dans les turbomachines se caractérise par des échelles de temps et d'espace très variées. Numériquement, la prise en compte de ces effets nécessite de nouvelles modélisations. Ce travail a pour objectif une meilleure compréhension des mécanismes instationnaires dans les machines multiétagées. Pour s'affranchir de toute hypothèse restrictive sur les périodicités spatiales, les simulations numériques sont effectuées sur la circonférence complète de chaque roue. Pour l'étage isolé, on démontre que l'écoulement présente une périodicité spatio-temporelle qui est décrite par la décomposition en double série de Fourier de Tyler & Sofrin. Les modes spatiaux permettent de préciser l'interaction entre les grilles et un parallèle est fait avec la décomposition d'Adamczyk. La simulation numérique complète d'un étage et demi propose une extension de l'analyse des interactions en configuration multiétagéesUnsteady phenomena produced by the relative motion between fixed and moving rows in turbomachinery is caracterized by different scales in space and time. From the numerical point of view, taking into account those effets requires new models. The purpose of this work is a better understanding of the unstaeday mechanisms in a multistage turbomachinery. In ordre to cast of any restricting hypothesis over the spatial periodicities, numerical simulations are operated over the whole circumference of each row. In the single stage case, it is shown that the unsteady flow presents a phase-lagged periodic condition which may be described by the double Fourier decomposition proposed by Tyler & Sofrin. The spatial modes precise the interaction between rows and a comparison is made with the Adamczyk's decomposition. The numerical simulation of a one and a half stage brings an extension of the analysis of the interactions in a multistage machine
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Callot, Stanislas Ferrand Pascal. "Analyse des mécanismes macroscopiques produits par les interactions rotot/stator dans les turbomachines." Ecully : Ecole centrale de Lyon, 2002. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/scallot.pdf.
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Solano, Martinez Javier Enrique. "Modélisation et supervision des flux énergétiques à bord d'un véhicule hybride lourd : approche par logique floue de type-2." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00947626.
Abstract:
Le transport des personnes et des marchandises représente plus de 25% de la consommation d'énergie et est l'une des principales sources de pollution dans le monde. Plusieurs efforts doivent être faits pour réduire la dépendance du pétrole, la consommation d'énergie et l'impact environnemental des systèmes de transport. Dans cette perspective, la Direction Générale de l'Armement a soutenu la conception et la réalisation du banc d'Evaluation de Composantes de la Chaine Electrique (ECCE). Il s'agit d'un laboratoire mobile qui permet d'évaluer dans des conditions d'utilisation réelles, les différentes composantes énergétiques utilisées dans les véhicules électriques.Les travaux de cette Thèse de Doctorat s'inscrivent dans le contexte du projet ECCE. Le principal objectif est de concevoir, d'implanter et de valider expérimentalement un système temps réel de gestion d'énergie pour véhicule électrique hybride. L'architecture énergétique retenue pour cette étude comporte un banc de batteries au plomb, un système pile à combustible et un banc de supercondensateurs. Nous proposons un système de gestion d'énergie qui permet de prendre en compte l'expertise de plusieurs spécialistes sur ces sujets. La conception du système de gestion d'énergie est ainsi réalisée en utilisant une enquête conçue pour extraire la connaissance des experts du domaine (10 experts de différentes affiliations). La logique floue de type 2 permet d'intégrer de l'incertitude dans les réponses et ainsi de considérer simultanément les différents avis des experts. Ce travail présente dans une première partie l'étude des modèles des sources énergétiques et de la structure de commande du véhicule. Cette structure est basée sur la Représentation Energétique Macroscopique (REM). Des résultats de simulation et de validation expérimentale d'une méthodologie pour paramétrer le modèle équivalent des supercondensateurs sont également présentés. La deuxième partie est consacrée à l'étude des systèmes logique floue de type 2. Ces systèmes sont étudiés et présentés en utilisant un exemple numérique. En complément des travaux menés sur l'implantation logicielle de la logique floue de type 2, une application a été conçue, implantée et validée expérimentalement : il s'agit du contrôle de la tension de sortie d'un hacheur dévolteur. L'objectif principal de cette application était de permettre une pré-validation de l'application de la logique floue de type 2 dans le cas d'applications industrielles. Finalement, le système de gestion d'énergie proposé a été validé successivement par des simulations, des essais statiques expérimentaux, des essais de roulage en mode d'opération normale et en mode d'opération dégradée.Nous avons mis en évidence que la logique floue de type 2 est particulièrement bien adaptée pour des applications temps réel dans le domaine du génie électrique.
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Monnier, Arnaud. "Interactions entre perturbations magnétiques macroscopiques et turbulence microscopique dans un modèle 3D d'un plasma de tokamak." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4773/document.
Abstract:
Cette thèse porte sur l'interaction entre un plasma de bord de tokamak et une perturbation magnétique résonante (RMP), utilisée principalement pour le contrôle de phénomènes de relaxations quasi-périodiques, présents dans un régime de confinement amélioré. Il permet notamment d'atteindre des conditions favorables aux réactions de fusion nucléaire. Il a été observé que la présence de perturbations magnétiques modifie la topologie magnétique au bord ce qui engendre une diminution de l'amplitude des relaxations, voire leur suppression. De précédents travaux ont étudié l'effet de perturbations magnétiques sur un plasma relaxant via des simulations numériques. Le modèle utilisé était dans un cas électrostatique, c'est à dire que la topologie magnétique n'évoluait pas dans le temps. Dans cette thèse, l'étude est faite dans un modèle de plasma de bord prenant en compte les fluctuations magnétiques via le code numérique EMEDGE3D. Ce code a été modifié pour pouvoir imposer une perturbation magnétique résonante. Des vérifications par des modèles réduits ont été menées sur la pénétration d'une perturbation magnétique ainsi que sur l'effet d'une vitesse cisaillée sur la pénétration. Ensuite, un RMP a été imposé dans un plasma non turbulent avec et sans vitesse cisaillée. Un phénomène d'écrantage, empêchant la pénétration d'une perturbation, a été identifié analytiquement et observé dans les simulations. Cette étude a été réitérée dans un plasma turbulent, et aussi en présence d'une barrière (vitesse cisaillée). Le plasma turbulent engendre une amplification du RMP, tandis que la barrière est affectée par la présence de cellules de convection fixes générées par la perturbationIn this thesis, the interaction between tokamak edge plasma and resonant magnetic perturbation (RMPs) is studied. It is mainly used to mitigate quasi-periodic relaxations in enhanced confinement regime. This regime allows to obtain good conditions for nuclear fusion. Introduction of a RMP in a tokamak plasma has been observed to modified the magnetic topology at the edge and decrease the relaxation amplitude up to complete suppression. Previous works studied the RMP effect on a plasma with relaxations, via numerical simulations. The model used for that consider the electrostatic approximation, where the magnetic topology does not evolve in time. In this thesis, the study is done with an edge plasma model taking into account magnetic fluctuations via the numerical code EMEDGE3D. This code has been modified to include the resonant magnetic perturbation. Comparison with reduced models has been carried out on the RMP penetration and the effect of sheared velocity on it. Then a RMP has been induced in a stable plasma, with or without imposed sheared rotation. A condition on the sheared velocity has been identified to avoid the screening effect, that would prevent the RMP penetration, analytically and in numerical simulations. This works has been repeated in a turbulent plasma in presence or not of transport barrier (sheared velocity). The turbulent plasma generate an effective RMP amplification, while the transport barrier is affected by locked convective cells due to the RMP
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Tounsi, Rami. "Comportement des structures en nids d'abeilles sous sollicitations dynamiques mixtes compression/cisaillement et effet de l'orientation des cellules." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01002421.
Abstract:
Les nids d'abeille d'aluminium combinent légèreté et grande capacité d'absorption d'énergie. Ils sont alors de plus en plus utilisés dans les secteurs du transport (automobile, aéronautique ...) pour contribuer conjointement à l'allègement structural et à la sécurité. Dans cette thèse, le comportement à l'écrasement des nids d'abeille est étudié en tenant compte de l'effet combiné de l'angle d'orientation dans le plan des cellules, de l'angle de chargement et de la vitesse de sollicitation, que la littérature ne relate pas. Un dispositif de chargement mixte compression/cisaillement est conçu pour mener l'étude expérimentale. L'analyse des résultats porte sur le pic initial d'effort, le plateau d'effort, ainsi que sur les modes de déformation. Les résultats montrent une augmentation de la résistance sous sollicitation dynamique dépendante de l'angle de chargement Ψ. Elle devient moins significative quand l'angle de chargement augmente jusqu'à atteindre un angle critique. Pour Ψ > Ψcritique, les réponses quasi-statiques sont même plus élevées que les réponses dynamiques. Une étude numérique est alors entreprise. Elle permet de comprendre ce phénomène qui est imputé aux mécanismes de déformation locaux des cellules. Les résultats numériques montrent également que l'effet de l'angle d'orientation □ dans le plan est plus prononcé sur la force tangentielle que sur la force normale, que cela influence également les modes d'effondrement et donc la réponse mécanique. Ces simulations numériques, couplées aux résultats expérimentaux, permettent alors de dissocier les composantes normale et tangentielle de la réponse des nids d'abeille et d'identifier les paramètres d'un critère macroscopique de résistance exprimé en fonction de la vitesse d'impact, de l'angle de chargement et de l'angle d'orientation dans le plan. Finalement, dans le but de réduire le coût des simulations numériques, un modèle élément fini (EF) réduit basé sur un critère de périodicité tenant compte de l'angle d'orientation dans le plan est proposé et son domaine de validité est évalué.
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Dietl, Thomas. "Modélisations numériques macroscopiques et microscopiques du comportement d'un matériau biphasique : applications à l'optimisation du cycle de fabrication des structures en béton de résine." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10162.
Abstract:
Les objectifs de ce travail sont l'etude theorique et numerique du comportement des betons de resine, et l'optimisation des cycles de fabrication des structures moulees. Dans l'approche macroscopique, un modele thermo-chimique a 3d, prenant en compte la cinetique de la reaction chimique et permettant le calcul des evolutions temporelles du champ chimique et des champs de temperature de la matrice et des agregats, est developpe, identifie, puis mis en uvre dans un premier code en elements finis. Un modele thermo-viscoelastique thermo-rheologiquement complexe est propose, identifie, et mis en uvre dans un deuxieme code en elements finis 3d. Une optimisation du cycle de fabrication des batis de machines-outils de haute precision, minimisant les contraintes internes et residuelles grace a un chauffage externe controle des moules, est realisee a l'aide des deux codes numeriques developpes. Dans l'approche microscopique, un mailleur automatique 3d est construit pour la simulation de la structure interne du beton de resine. La granulometrie, la forme ellipsoidale et la distribution aleatoire des positions et des orientations des agregats sont correctement simulees. Les applications suivantes concernant les proprietes effectives du materiau heterogene sont presentees: conductivite thermique avec et sans resistance aux interfaces, coefficients elastiques sous trois differentes conditions aux limites, champs de micro-contraintes, champs de temperatures
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Vilfayeau, Jérôme. "Modélisation numérique du procédé de tissage des renforts fibreux pour matériaux composites." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0026/document.
Abstract:
L'industrie aéronautique doit faire face aux nouvelles exigences environnementales, tout particulièrement concernant la réduction de la consommation des énergies fossiles. L'utilisation de matériaux composites plus léger permet de répondre en partie à cette attente. Pour limiter les coûts lors de la fabrication et du développement des composites à renforts tissés 3D, il est nécessaire d'utiliser des outils de simulation performants. En particulier, les outils existants, qui discrétisent à une échelle mésoscopique l'architecture des tissus 3D, ne tiennent pas compte de l'influence du procédé de fabrication sur la constitution de la structure textile. Si des outils numériques dédiés à la modélisation du procédé de tressage et de tricotage sont disponibles, il n'en est rien concernant le tissage. Cette étude avait donc pour but de s'intéresser plus particulièrement à la simulation du prodécé de tissage pour pouvoir obtenir une structure de tissu sèche déformée numériquement. La production de différentes architectures de tissu en verre E dans notre laboratoire nous a permis d'observer les différents éléments en contact avec le fil ou le tissu sur la machine à tisser, par le biais de l'utilisation d'une caméra rapide par exemple. Le développement d'un modèle numérique par éléments finis reproduisant le procédé de tissage a été réalisé. Une loi de comportement isotrope transverse fut utilisée pour modéliser les fils de verre. Des premières simulations numériques encourageantes pour la fabrication d'un tissu d'armure toile et d'un tissu d'armure croisé 2-2 sont présentées et comparées avec les tissus réels produits correspondantsThe aeronautical industry faces new challenges regarding the reduction of fossil fuel consumption. One way to address this issue is to use lighter composite materials. The ability to predict the geometry and the mechanical properties of the unit cell is necessary in order to develop 3D reinforcements in composite materials for these aeronautical applications. There is a difficulty to get realistic geometries for these unit cells due to the complexity of their architecture. Currently, existing tools which model 3D fabrics at a meso scale don't take into account manufacturing process influence on the shape modification of the textile structure. There is already some numerical tools that can model the braiding or knitting process, but none have been developed for weaving so far. Consequently, this study deals with the numerical simulation of the weaving process to obtain a deformed dry fabric structure. During the weaving process of E-glass fabrics, achieved in our laboratory, it has been observed that large deformations led to the modification of transverse section of meshes, or local density changes, that can modify the fabrics mechanical resistance. For this reason, a numerical tool of the weaving process, based on finite element modelling, has been developped to predict these major deformations and their influences on the final textile structure. The correlation between numerical results and fabrics produced with glass fibres has been achieved for plain weave and 2-2 twill
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Doublet, Marie-Liesse. "Grandeurs Locales et Liaisons Chimiques :Des Outils d'Analyses pour l'Etude des Propriétés Macroscopiques des Solides Périodiques." Habilitation à diriger des recherches, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00185445.
Abstract:
Les propriétés physiques et/ou chimiques des systèmes infinis relèvent bien souvent d'une physique de basse énergie, c'est-à-dire qu'elles n'impliquent qu'un nombre restreint d'électrons et de niveaux électroniques actifs. Qu'ils soient moléculaires, ioniques ou covalents, organiques ou inorganiques, les matériaux périodiques possèdent des propriétés remarquables directement corrélées à leur structure cristalline. Grâce aux nombreux développements informatiques et théoriques des vingt dernières années, il est désormais possible d'accéder à un grand nombre de grandeurs thermodynamiques et/ou cinétiques permettant de modéliser les comportements macroscopiques de ces systèmes, mais aussi de prédire leurs structures cristallines lorsque les méthodes expérimentales de caractérisation échouent. Les méthodes de chimie quantique mono-électroniques du type "liaisons fortes" ou Hartree-Fock ont largement prouvé leur efficacité lorsqu'il s'agit d'établir des corrélations entre les structures cristallines et les structures électroniques des matériaux périodiques. Cependant, elles sont inadaptées lorsqu'il s'agit de décrire des propriétés physiques gouvernées par des phénomènes de corrélation électronique. La prise en compte effective de certains de ces effets de corrélation a permis à la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) de trouver une place prépondérante aujourd'hui dans la communauté scientifique, offrant une alternative intéressante en termes de coûts de calculs, aux méthodes Hartree-Fock multi-configurationnelles (post-HF). Cependant, son caractère mono-déterminantal fait toujours obstacle à une bonne description des phénomènes physiques tels que les ordres magnétiques ou les ondes de densités de spin, par exemple. Dans ce dernier cas, il est indispensable de faire appel aux Hamiltoniens effectifs pour reproduire ces propriétés.Qu'il s'agisse des propriétés physiques comme le transport électronique et le magnétisme, ou des propriétés chimiques comme la réactivité chimique et l'oxydo-réduction, une approche locale visant à modéliser les interactions microscopiques au sein des différents systèmes doit permettre, dans le principe, de reproduire convenablement leurs propriétés macroscopiques (de basse énergie). Pour être efficace, cette approche nécessite une définition correcte de l'entité électronique active mais aussi des grandeurs physiques locales qui la caractérisent, incluant les effets de l'environnement. Établir une corrélation directe entre la nature de la liaison chimique (microscopique) et les propriétés physico-chimiques (macroscopiques) des matériaux est donc l'objectif dans lequel j'ai inscrit mes travaux de recherches depuis ma soutenance de Thèse en septembre 1994 et mon stage postdoctoral à l'Université libre d'Amsterdam. Mon travail explore à la fois des aspects méthodologiques et des applications, et vise à une meilleure description et une meilleure compréhension des phénomènes électroniques gouvernant l'arrangement structural des matériaux et les propriétés physico-chimiques qui en découlent. Une grande variété de propriétés a donc été abordée (transport, magnétisme, réactivité chimique et réactions électrochimiques), avec laquelle une grande variété de systèmes cristallins (moléculaires, covalents, organiques, inorganiques). A l'interface entre la physique et la chimie, ces études ont nécessité l'utilisation de formalismes théoriques différents mais également un investissement important dans le monde expérimental pour une bonne lecture des caractérisations physico-chimiques et des objectifs industriels.
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Benezech, Jean. "Modélisation aux échelles méso- et macroscopique du comportement mécanique de zones singulières de pièces de structure en CMC." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0309.
Abstract:
Les composites à matrice céramique (CMC) présentent une architecture multi-échelle complexe. Pour être utilisé en tant que composant de moteur aéronautique qui nécessitent des géométries complexes, ces matériaux doivent être tissés sous forme d'architectures textiles spécifiques. Mon travail s’est concentré sur l’étude d’une pièce de type raidisseur, et plus particulièrement sur le détail d’une jonction composite tissée. La taille caractéristique de cette pièce se situe entre les échelles méso- et macroscopique, ce qui rend impossible l’utilisation des hypothèses de séparabilité des échelles. Nous avons tout d’abord développé un montage expérimentale de flexion/cisaillement adapté à la jonction tissée. Ces essais ont non seulement permis d’identifier et de caractériser le comportement mécanique de cette pièce, mais aussi, de mettre en lumière l’interdépendance entre le chargement, l’architecture textile et les mécanismes d’endommagement, qui est particulièrement importante dans le cas de la jonction tissée. C’est pourquoi, la modélisation de ce détail de structure doit inclure une connaissance approfondie de l’architecture interne du matériau. Nous avons donc développé une approche originale de segmentation variationnelle à partir de µCT, afin de construire des modèles numériques réalistes du matériau à l’échelle mésoscopique. Cette approche repose sur une heuristique globale-locale qui améliore itérativement la ressemblance d’un modèle géométrique initial. Cette démarche a permis de construire le jumeau numérique de la jonction tissée. Le modèle final ne comportant pas d’interpénétration entre fils, un maillage tétraédrique conforme peut ensuite être généré directement à partir de l’image ainsi labellisée. Des simulations EF à l’échelle mésoscopique ont été menées en prenant en compte le comportement non-linéaire des constituants des CMC. Elles permettent de prévoir le niveau de chargement menant aux premiers endommagements. De plus, la localisation des endommagements ainsi que leurs interactions avec l’architecture méso ont également ont été reproduites de manière satisfaisante.Cependant, ces modèles incluent une description très détaillée du matériau et nécessitent donc des ressources de calcul importantes. Une description approchée de ces détails pourrait être suffisante pour obtenir une prédiction correcte des propriétés élastiques, voir de l’amorçage de l’endommagement. Nous avons donc proposé un pont méso-macro permettant de construire le comportement apparent des éléments macroscopiques à partir de l’information méso sous-jacente. Les propriétés des éléments macroscopiques sont obtenues en assimilant localement le matériau à un stratifié équivalent construit à partir des fractions volumiques et des orientations locales des constituants. Cette approche permet de réduire drastiquement la taille des problèmes EF, tout en conservant une description approchée de la méso-structure. Le modèle macroscopique enrichi permet de reproduire fidèlement les résultats obtenus à l’échelle mésoscopique, tant que la taille de filtrage reste comparable à celle des fils.Les modèles proposés ont été utilisés pour reproduire les résultats expérimentaux et approfondir leur analyse. Nous avons étudié en particulier la sensibilité aux conditions aux limites de l’essai, ainsi que l’influence des variabilités liées au procédé de fabrication des éprouvettes. Enfin, la chaine d’outils développée dans le cadre de la thèse pourra être utilisée pour étudier différentes définitions textiles de la jonction, permettant in fine de définir l’architecture optimale de la pièceWoven ceramic matrix composites (CMC) exhibit an intricate multi-scale architecture. To be used as components of aircraft engines, the weaving of such parts could also incorporate specific features compared to « classical » woven CMC as they need to comply with complex geometries. My work focused on a stiffener-like fully woven junction that is made of a complex 3D woven fabric, and whose characteristic size lies at the frontier between the mesoscopic and the macroscopic scales, i.e. where scale separation hypothesis is not applicable.I have first developed an experimental device to perform shear/bending tests on the woven junction. These tests not only allowed to gain significant knowledge about the mechanical behavior of such part, but also to highlight the interplay between the load, material architecture and damage mechanisms that is particularly significant in the case of the woven junction. Therefore, numerical prediction of the mechanical behavior of the woven junction necessitates a sound knowledge of its inner structure.With this aim, I have developed an original segmentation method to build realistic numerical models of textile composites, using X-ray micro-computed tomography and a prior geometric model. The procedure includes a global-local heuristic to iteratively improve the resemblance of the initial model. This approach allowed to build “digital twins” of the woven junction. A conformal tetrahedral image-based mesh could then be obtained as the resulting models are free of interpenetration. Mesoscale FE simulations, including non-linear behavior laws of the yarns and matrix, allowed to predict the maximal load leading to the first damage events, and to reproduce accurately the damage localization and its interaction with the architecture.However, with such level of details incorporated in the model, the simulations necessitate significant computational resources. An approximate macro-scale description may be sufficient to evaluate the elastic properties, or even to simulate damage initiation. Therefore, we have proposed a meso-informed macroscopic modelling framework where the behaviour of the macro-elements is derived from the knowledge of the local direction and volume fraction of constituents, thanks to the digital twin. The effective behaviour of the macro-elements is obtained through an equivalent lamina. This method drastically reduces the size of the model while preserving an approximate description of the underlying local anisotropy and heterogeneities. With respect to the damage initiation, the meso-informed macroscopic model accurately reproduced the results obtained using the reference mesoscale model, as long as the filtering size remains comparable to the yarn size. This allowed to propose an optimal modelling framework with an adequate level of description of meso-details and acceptable computational requirements.Finally, I have used these models to thoroughly compare the numerical simulations with the experimental results: variabilities of experimental boundary conditions have been analyzed, as well as the influence of specific heterogeneities related to the fabrication process. We have also used this framework to explore different weaving patterns in order to obtain an optimal design of the woven junction
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Salamone, Salvatore. "Propriétés physiques des empilements de fibres macroscopiques : une approche expérimentale, théorique et numérique." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAE007/document.
Abstract:
L'objectif de ce travail est de comprendre comment la forme intrinsèque des fibres individuelles contrôle les propriétés collectives des empilements, en particulier leurs propriétés mécaniques (élasticité) et électriques. Nous nous intéressons à des fibres longues, alignées selon une direction privilégiée et présentent un désordre de forme important. Notre étude est expérimentale et numérique. Nous proposons un modèle à deux dimensions, de champ moyen auto-cohérent, décrivant l'élasticité collective de l'empilement à partir des propriétés individuelles des fibres : leurs distribution de désordre ainsi que leurs module de courbure. Nous obtenons une équation d'état qui décrit avec un bon accord l'élasticité de nos empilements de fibres, sans paramètre ajustable, mais à un facteur multiplicatif près. Nous obtenons des résultats comparables entre les études expérimentale et numériqueThe purpose of this work is to understand how intrinsic shape of individual fibers controls the collective behavior of fiber stacks, in particular the mechanical (elasticity) and electrical properties. We consider long fibers, aligned towards one preferential direction with a significant disorder shape. Our study is experimental and numerical. We propose a two dimensions self consistent mean field model which describes the collective elasticity from the individual properties of fibers : the disorder distribution and the bending modulus. We obtain an equation of state which describes with a good agreement the stacks elasticity, without any fit parameters, however up to a multiplicative constant. We obtain similar results between experimental and numerical studies
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Dumazer, Guillaume. "Dynamique microscopique et propriétés macroscopiques de systèmes réactifs structurés : fronts d'onde chimiques exothermiques et prise du plâtre." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00628301.
Abstract:
Cette thèse traite, dans une première partie, de la propagation unidimensionnelle de fronts de réactions exothermiques, à différentes échelles de description. Dans une approche macroscopique, la quantité de chaleur dégagée par la réaction vient coupler l'équation de convection-réaction-diffusion et les équations de l'hydrodynamique. Ce travail montre l'existence d'un domaine interdit de vitesses de propagation pour un front d'onde chimique stationnaire. Il met en évidence une transition entre une propagation principalement déterminée par les processus de réaction-diffusion, pour de faibles chaleurs de réaction, et une propagation principalement déterminée par les équations de l'hydrodynamique et l'équation d'état du fluide, pour une quantité de chaleur plus importante. Cette bifurcation est illustrée dans les cas d'un gaz parfait et d'un fl uide de van der Waals. La simulation microscopique de la dynamique des particules par la méthode 'Direct Simulation Monte Carlo' (DSMC) permet de retrouver ces résultats pour un gaz dilué. Dans une seconde partie, cette thèse développe un modèle de précipitation d'aiguilles de gypse à partir de grains d'hémihydrate de sulfate de calcium ainsi qu'un algorithme de simulation de la prise du plâtre à une échelle submicrométrique. Les résultats de simulation sont comparés à ceux issus d'une approche déterministe et d'une approche stochastique par une équation maîtresse. En dégageant un ensemble de paramètres ajustables et interprétables physiquement, le modèle permet de proposer une explication de l'effet d'un traitement industriel con dentiel améliorant la cinétique de formation et la morphologie du matériau final.
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Schulmann, Nava. "Du polymère à la fibre : Conformations et élasticité de chaines à deux dimensions." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAE014/document.
Abstract:
Cette thèse de doctorat est consacrée à l’étude analytique et numérique de systèmes de polymères et de fibres à deux dimensions. Des systèmes de polymères confinés en films ultra-minces présentent un très grand intérêt technologique et expérimentale et posent de nombreux défis théoriques en raison de leur fort comportement non-champ moyen qui se manifeste par divers exposants critiques non triviaux. Nous nous concentrons sur la limite strictement 2D où le croisement des chaînes est interdit et nous étudions, en fonction de la densité et de la rigidité des chaînes, les propriétés élastiques et conformationnelles de trois classes de systèmes: polymères flexibles et semi flexibles à température finie et polymères macroscopiques athermiques (fibres) à courbure spontanée imposée. Pour les polymères flexibles, il est démontré que bien que les polymères auto-évitant denses adoptent des configurations compactes avec un exposant de Flory ν = 1/2, ils ne se comportent pas comme des chaines gaussiennes. En particulier un exposant de contact non-nul θ2 = 3/4 implique une dimension fractale de périmètre dp = 5/4. Par conséquence, en accord avec la loi généralisée de Porod, le facteur de structure intramoléculaire F(q) révèle un comportement non-gaussien et la température de démixion des mélanges de polymères 2D devrait être réduite. Nous étudions également les effets de la rigidité des chaînes sur les systèmes de polymères à 2D et constatons que le comportement universel n’est pas modifié lorsque la longueur de persistance est beaucoup plus petite que la longueur de confinement. La nature de la transition de phase nématique à haute rigidité, qui est dans le cas 2D l’objet d’un débat de longue date, est également explorée. Des résultats préliminaires semblent indiquer une transition du premier ordre. Enfin, motivés par un travail théorique récent sur les modules élastiques de faisceaux de fibres, nous étudions les effets de la courbure spontanée sur l’élasticité d’ensembles de fibres. Nous montrons que en jouant sur le désordre des amplitudes des modes de Fourier de l’état fondamental il est possible de régler le module de compression, en accord qualitatif avec la théorieThis PhD thesis is devoted to a theoretical study of polymer and ’polymer like’ systems in strictly two dimensions. Polymer systems in reduced dimensions are of high experimental and technological interest and present theoretical challenges due to their strong non-mean-field-like behavior manifested by various non-trivial universal power law exponents. We focus on the strictly 2D limit where chain crossing is forbidden and study as function of density and of chain rigidity conformational and elastic properties of three system classes: flexible and semiflexible polymers at finite temperature and macroscopic athermal polymers (fibers) with imposed quenched curvature. For flexible polymers it is shown that although dense self-avoiding polymers are segregated with Flory exponent ν = 1/2 , they do not behave as Gaussian chains. In particular a non-zero contact exponent θ2 = 3/4 implies a fractal perimeter dimension of dp = 5/4. As a consequence and in agreement with the generalized Porod law, the intramolecular structure factor F(q) reveals a non-Gaussian behavior and the demixing temperature of 2D polymer blends is expected to be reduced. We also investigate the effects of chain rigidity on 2D polymer systems and found that universal behavior is not changed when the persistence length is not too large compared to the semidilute blob size. The nature of the nematic phase transition at higher rigidities, which is in the 2D case the subject of a long standing debate, is also briefly explored. Preliminary results seem to indicate a first order transition. Finally, motivated by recent theoretical work on elastic moduli of fiber bundles, we study the effects of spontaneous curvature at zero temperature. We show that by playing on the disorder of the Fourier mode amplitudes of the ground state, it is possible to tune the compression modulus, in qualitative agreement with theory