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Дисертації з теми "Éléments finis, Méthode des – Simulation numérique"
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Laribi, Imen. "Approximation par éléments finis, analyse a posteriori et simulation de coques anisotropes." Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES020.
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Le but du présent travail est de proposer des estimateurs d'erreur a posteriori dans le cadre d'une approximation par éléments finis. Ces estimateurs sont utilisés en particulier pour décrire une stratégie d'adaptation de maillage pour le problème de Naghdi pour une coque anisotrope et peu régulière. Dans une première étape, nous proposons un résultat d'existence et d'unicité de la solution. Nous introduisons une formulation mixte de ce modèle anisotrope et nous montrons également l'existence et l'unicité de la solution des problèmes mixte continu et discret. Ensuite, nous proposons une estimation d'erreur a posteriori afin de construire des estimateurs explicites d'erreur basés sur les résidus que nous utilisons dans la suite comme critère d'adaptation de maillage. Aussi, nous présentons une nouvelle formulation du problème de Naghdi sans contrainte d'orthogonalté qui permet en particulier d'approcher les inconnues par une méthode d'éléments finis conformes avec moins de degrés de liberté comparativement à la méthode introduite précédemment. Nous formulons les estimateurs d'erreur en terme de quantité d'intéret et en particulier les bornes inférieure et supérieure de l'erreur. Nous présentons quelques applications numériques afin de valider les résultats théoriques obtenusThe aim of this work is to propose the a posteriori error estimator of a finite element discretization. These estimators are particulary used to have a mesh adaptivity for a Naghdi's problem for anisotropic shell model with little regularity. In a first step, we propose an existence and uniqueness result of the anisotropic Naghdi solution. We introduce a mixed formulation on a relaxed functional space with an orthogonality constraint. We prove, also, the existence and uniqueness of the solution for continuous and discrete mixed problems. Then, we propose the a posteriori analysis that leads to the construction of error indicators which satisfy optimal estimates that we use to describe a mesh adaptivity strategy. Finally, we present a constraint-free formulation of the Naghdi's problem without any orthogonality constraint that enables us, in particular, to approximate by conforming finite elements the solution with less degrees of freedom instead of the one introduced previously. We formulate the error estimator in terms of quantities of interest and in particular the upper and lower bounds on the error. Numerical tests are given that validate and illustrate our approach
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Barrière, Thierry. "Expérimentations, modélisation et simulation numérique du moulage par injection de poudres métalliques." Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2043.
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L'étude réalisée concerne le moulage par injection de poudres métalliques. Elle comprend deux parties complémentaires. La première partie a consisté en la mise en place et en la réalisation d'expérimentations en moulage, déliantage et densification. L'influence des paramètres majeurs du procédé a pu être mis en évidence par des mesures de dimensions, masses, propriétés mécaniques et aussi par des observations de microstructures. La deuxième partie concerne la modélisation et la simulation par la méthode des éléments finis du remplissage de moules par des polymères fondus ou polymères fondus chargés en poudres métalliques. Dans ce dernier cas une approche bi-phasique a été proposée. Dans les deux cas, un algorithme explicite à pas fractionnés a été proposé et développé, permettant des simulations sur des cas complexes en 3D. Les résultats numériques ont été confrontés aux résultats expérimentaux et les capacités du logiciel pour détecter les zones de ségrégation ou de retassure ont été mises en évidence.
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Absi, Joseph. "Les paliers à rainures : approche expérimentale et simulation numérique." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2273.
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Les paliers a rainures sont etudies tout d'abord par une approche experimentale et puis par une modelisation numerique. Un interet particulier est porte aux paliers a rainures en chevron pour leurs performances dynamiques. Une analyse experimentale bi et tridimensionnelle du mouvement du film fluide est effectuee. Les champs d'ecoulement et de vitesse sont determines par une methode de visualisation par traceurs. Le caractere tridimensionnel de l'ecoulement est note et les profils paraboliques des champs de vitesse obtenus valident les hypotheses de l'equation de reynolds. Celle-ci est resolue numeriquement par la methode des elements finis. L'etude du comportement dynamique des paliers a chevrons permet de determiner les huit coefficients de raideur d'amortissement. Dans le cas d'un fluide compressible des fonctions de poids decentrees sont utilisees afin d'eliminer les oscillations numeriques dans les champs de pression. Une concordance des resultats est notee avec ceux obtenus par la theorie dite du nombre infini de rainures. Dans le cas d'un fluide incompressible la recherche de la zone de cavitation est assuree par l'algorithme de murty. Dans ce cas on note la possibilite de maintenir le lubrifiant dans un palier a rainures en chevron sans elements d'etancheite. Aussi bien pour les fluides compressibles que pour les fluides incompressibles l'existence d'un champ de pression en fonctionnement centre est a l'origine des valeurs elevees du coefficient de raideur kxx. Finalement, l'etude parametrique des caracteristiques statiques et dynamiques en fonction de la geometrie des rainures fournit aux ingenieurs un nouvel outil de conception des paliers a rainures en chevron
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Colin, Claire. "Analyse et simulation numérique par méthode combinée Volumes Finis - Éléments Finis de modèles de type Faible Mach." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I022/document.
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Dans cette thèse, nous étudions des écoulements caractérisés par un faible nombre de Mach. Dans une première partie, nous développons un schéma numérique permettant la résolution des équations de Navier-Stokes à faible nombre de Mach. L’équation de continuité est résolue par une méthode de volumes finis, tandis que l’équation de conservation de la quantité de mouvement et l’équation d’évolution de la température sont résolues par éléments finis. Le schéma ainsi développé assure la préservation des états constants. Dans une seconde partie, nous faisons l’analyse d’un modèle de type faible Mach spécifique, dans lequel la pression thermodynamique est considérée constante, et la viscosité est une fonction particulière de la température. Nous montrons l’existence, l’unicité et la régularité des solutions, ainsi qu’un résultat de principe du maximum pour la température. Enfin dans une troisième partie, nous développons un schéma numérique permettant de simuler les équations de ce modèle. L’accent est mis sur la discrétisation de l’équation de température, qui est de type volumes finis. Plusieurs schémas sont étudiés et comparés sur des critères de précision et de respect du principe du maximum. L’équation de conservation de la quantité de mouvement est discrétisée par éléments finis, définissant un nouveau schéma combinéIn this thesis, we study some flows characterized by a low Mach number. In a first part, we develop a numerical scheme allowing the resolution of the Navier-Stokes equations in the low Mach number approximation. The continuityequation is solved by a finite volume method, while the momentum and temperature equations are solved by finite elements. The scheme ensures the preservation of constant states. In a second part, we analyze a specific low Mach type model, in which the thermodynamic pressure is considered constant, and the viscosity is a particular function of the temperature. We show the existence, the uniqueness and the regularity of the solutions, as well as a maximum principle result for the temperature. Finally, in a third part, we develop a numerical scheme to simulate the equations of this model. Emphasis is placed on the discretization of the temperature equation, which is of finite volume type. Several schemes are studied and compared on criteria of precision and respect of the maximum principle. The momentum equation is discretized by finite elements, defining a new combined scheme
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Petrau, Agnès. "Simulation numérique multidimentionnelle d’écoulements estuariens." Pau, 2009. http://www.theses.fr/2009PAUU3032.
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On s'intéresse dans cette thèse à la modélisation et à la simulation multidimensionnelle de l'hydrodynamique fluviale, notamment près des estuaires. Le modèle physique de référence est le modèle 3D, mais au vu de son important coût de calcul, il est intéressant de disposer de modèles plus simples en 1D, 2D ou 2. 5D, que l'on peut utiliser dans des zones adéquates du fleuve, en fonction de sa topographie et de sa bathymétrie. Ainsi, à partir du modèle 3D basé sur les équations instationnaires et incompressibles de Navier-Stokes, des modèles plus simples sont dérivés par projection par formulations faibles du problème 3D. On obtient ainsi un modèle en 1D, écrit sur la courbe médiane de la surface libre du fleuve, ainsi que deux modèles en 2D, le 2D-vertical écrit sur la surface longitudinale médiane du fleuve et le 2D-horizontal écrit sur la surface libre. Enfin on définit un modèle en quasi-3D, le modèle 2. 5D, écrit dans la somme des espaces 2D-vertical et 2D-horizontal. Tous ces modèles prennent en compte la géométrie du fleuve et fournissent une vitesse tridimensionnelle ainsi que la pression, qui n'est pas supposée hydrostatique mais qui est une inconnue entière du problème. En outre, on définit et justifie un estimateur de modèles, entre le modèle 3D et chacune de ses approximations en 1D, 2D et 2. 5D. Cet estimateur calcule l'erreur entre le modèle 3D et son approximation, et donne ainsi une indication sur la qualité des résultats obtenus à partir des modèles 1D, 2D ou 2. 5D, dans leurs zones respectives de calcul. Tous ces modèles hydrodynamiques sont implémentés dans des codes d'éléments finis, écrits en C++. Enfin, ils sont couplés numériquement à l'aide de l'estimateur de modèlesIn this work, we are interested by the hydrodynamical multidimensional modeling and simulation of estuarian river flows. The physical model to be employed is a 3D one, but due to the huge computational cost, it cannot be used on the whole length of the river. Therefore, it is interesting to use different lower-dimensional models on adequate regions of the river, according to its topography and its bathymetry. Therefore, new hydrodynamical models are proposed in 1D, 2D and 2. 5D. We start from the 3D problem based on the instationary and incompressible Navier-Stokes equations, which is written in a weak form. Then simpler models are derived by means of a projection method. A 1D model is derived on the median curve of the river, as well as two 2D models called 2D-horizontal and 2D-vertical models, either they are written on the free surface or on the median longitudinal surface of the river. The 2. 5D model is obtained by adding the 2D-vertical and 2D-horizontal discrete spaces. All these models take into account the geometry of the river and provide a 3D velocity and a 3D pressure. The pressure is an unknown of the problem and it is not supposed to be hydrostatic. Moreover, model estimators between the 3D model and any of its lower-dimensional approximations in 1D, 2D or 2. 5D, are defined and justified. These model estimators compute the error between the 3D model and the simpler models, and then also indicate the validity domain of these simpler hydrodynamical models, from a qualitative point of view. All these new hydrodynamical models are implemented in finite element codes written in C++, and coupled numerically with the model estimators
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Serre, Benoit. "Simulation numérique 3D de la croissance de grains par la méthode des éléments finis." Saint-Etienne, EMSE, 2008. http://www.theses.fr/2008EMSE0005.
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La microstructure des matériaux influence leurs propriétés physiques. L'objectif de la thèse est de concevoir un logiciel capable de simuler l'évolution de la taille et de la forme des grains formant la microstructure. Une approximation par éléments finis du modèle de croissance de grains a été utilisée Un nombre variable de degrés de liberté est appliqué à chaque nœuds pour tenir compte des conditions issues de l''hypothèse de croissance normale des joints de grains tout en réduisant le nombre de degrés de libertés du problème. La prise en compte de la forte évolution géométrique des microstructures est prise en compte grâce à un outil de remaillage dédié. L'unique algorithme développé et utilisé par cet outil est capable de traiter l'ensemble des transformations topologiques possibles avec ou sans condition de périodicité. L'ensemble des outils développés sont mis en œuvre dans le cadre de simulation d'évolution de plusieurs microstructures comportant plusieurs dizaines de grainsPhysical properties of material are influenced by microstructure. The main objective of this thesis is a software creation for simulation of microstructure evolution. A finite element approximation based on grain growth model is used. A variable number of degrees of freedom is applied for each node to take into account normal grain growth hypothesis and to reduce the number of degrees of freedom of problem. A dedicated tools for remeshing is used to follow large evolution of microstructures. A single algorithm is able to treated all topological transformations with or without periodic condition. All these tools are used to simulate microstructure evolution with several decades of grains
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Klinkova, Olga. "Simulation numérique de la cuisson et de l'usinage des matériaux composites." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2012. http://www.theses.fr/2012ENISE010.
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La thèse a pour but de simuler la fabrication des moules en matériaux composites, par cuisson de plis pré-imprégnés, utilisés pour les procédés LCM. Nous présentons également des solutions pour prédire les effets de leur usinage. La simulation numérique de la cuisson fait appel à la résolution de problèmes thermodynamiques, et également à une représentation thermo-physico chimique de la réaction de réticulation de la résine. Une approche macro- thermo-physico mécanique couplés faiblement est employée dans le modèle numérique tridimensionnel, validé en le confrontant à une étude expérimentale, au niveau de la variation angulaire d'une pièce en forme de L, pour deux matériaux composites de type différent : T300/914 et Hextool. La seconde partie du travail concerne la simulation de l'usinage des matériaux composites. La simulation numérique de l'usinage s'appuie sur la modélisation de l'enlèvement de matière et de la redistribution des contraintes internes. L'usinage est modélisé comme un problème thermomécanique en utilisant un modèle hybride. Les mécanismes associés à l'usinage sont convertis en chargements thermodynamiques équivalents qui sont déterminés expériementalement et ensuite appliqués à la surface de la pièce usinée. La simulation conduit au calcul des distorsions induites correspondantes. La simulation de l'usinage nécessite de connaître présicément les contraintes et déformées résiduelles induites par la phase de cuisson. Les distorsions résiduelles simulées par ce modèle sont confrontées à l'expérience. Les simulations sont réalisées avec le logiciel de calcul par éléments finis Sysply®, commercialisé par ESI-GROUPThe thesis aims to simulate composite molds manufacturing, by curing of prepregs used for LCM processes. We also present solutions for predicting the effects of machining. Numerical simulation of curing involves solving thermo-mechanical problems, together with a trepresentation of the thermo-physico chemical cross-linking resation of the resin. A macroscopic weakly coupled thermo-physico mechanical approach is employed in the three-dimensional numerical model, which is validated by numerical/experiemental comparison on the anhular variation of L-shaped part, from two kinds of composite materials : T300/914 and Hextool. The second part of the work deals the simulation of composite materialsmachining. Numerical simulation of the machining is based on modeling of material removal process and internal stresses redistribution. The machining is modelled as a thermo-mechanical problem using a hybrid model. The mechanisms involved in machining are converted into equivalent thermo-mechanical loadings which are determined experimentally, and then applied to the finished surface of the workpiece. The simulation led to the calculation of the corresponding distorsions. The machining simulation requires preciseknowledge of the residual stresses and the deformed shape induced by curing process. The simulated residual distortions are faced to experimental measurements after machining. The simulations are performed using the Sysply® finite element software, issued by ESI-GROUP
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Cherouat, Abel. "Simulation numérique du préformage des tissus de fibres de verre par la méthode des éléments finis." Besançon, 1994. http://www.theses.fr/1994BESA2049.
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Le préformage des tissus avant injection de la résine constitue la première étape du procédé (RTM) de fabrication des structures composites renforcés. Un modèle mécanique basé sur le comportement "discret" de chaque mèche et sur l'énergie potentielle totale de la structure tissée est proposé pour la modélisation de la déformation spatiale des tissus très plats de fibres de verre par la méthode des éléments finis. A partir de l'hypothèse de non glissement entre les mèches, une interpolation nodale par sous domaines est utilisée. Des éléments finis discrets triangle P1 à trois noeuds et quadrangle Q4 à quatre noeuds composés de mèches sont construits. L'outil numérique construit à partir de l'étude théorique proposée a pour objectif de définir la faisabilité de l'opération et de donner des éléments qualitatifs sur l'état de déformation de la préforme avant réalisation pratique des outils. Un ensemble de comparaisons de simulations numériques avec des résultats expérimentaux prouve la validité de la formulation utilisée
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Renon, Nicolas. "Simulation numérique par éléments finis des grandes déformations des sols." Phd thesis, Paris, ENMP, 2002. http://www.theses.fr/2002ENMP1025.
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Le déminage mécanique consiste à scarifier le sol avec une " charrue ", outil formé d'une lame en V munie de plusieurs dents, poussée par un engin : les dents déstructurent le sol et le font remonter devant la lame qui l'évacue sur le côté avec les mines qu'il contient. L'objectif de nos travaux est de mettre en œuvre la simulation numérique par éléments finis du problème fortement non linéaire issu de la modélisation de la scarification du sol. Le code d'éléments finis implicite Forge3®, dédié à la mise en forme des métaux, a été choisi comme support numérique. Il permet de prendre en compte les grandes déformations, en particulier à l'aide de son remaillage automatique. Nous avons dans un premier temps implanté dans ce code deux modèles élastoplastiques de comportement, l'un incompressible réservé aux sols fins saturés, purement cohésifs, l'autre compressible, fondé sur la notion d'état critique, pour les matériaux purement frottants ou cohésifs et frottants. Ces modèles adoucissants sont intégrés par un schéma de retour radial généralisé, au sein d'une formulation implicite du problème aux limites. Nous montrons que la matrice de raideur est non symétrique dans le cas compressible et que la symétrisation du système ne conduit pas à une approche robuste. Nous avons donc importé et testé un solveur itératif non-symétrique : Bi-CGSTAB. Nous avons validé la programmation de ces modèles sur des essais triaxiaux. Pour les comportements adoucissants, on constate des oscillations dans la relation contrainte/déformation passé le pic de contrainte. Ces difficultés numériques sont traitées par linéarisation et régularisation. Dans un deuxième temps, nous avons mis en œuvre des simulations de scarification pour différents niveaux de complexité : une dent seule, une dent + une tranche de lame, plusieurs dents, en faisant suffisamment avancer l'outil pour atteindre le régime stationnaire ; cela se révèle d'autant plus long que l'outil est large, ce qui nous amène au calcul très intensif. L'influence de paramètres géométriques comme l'inclinaison de la dent ou l'angle d'étrave du système a été mise en évidence, elle est qualitativement conforme aux observations expérimentales. L'étude de l'influence des paramètres des modèles de comportement montre la prépondérance de ceux liés à l'état critique, i. E. Aux propriétés mécaniques après de grandes déformations. Enfin nous avons validé qualitativement le code en termes de modes d'écoulements et de répartition des efforts pour des outils multi-dents. La comparaison quantitative des efforts reste à affiner en revenant sur le comportement choisi et son implémentationMine clearing (or military breaching) consists in ploughing the superficial layer of the soil with a multi-tine blade located in front of a pusher vehicle: the tine destructure the soil and heave it in front of the blade which pushes it aside, with the mines inside. The aim of the present study is to perform the numerical simulation by the 3D finite element method of the highly non-linear problem of soil ploughing modeling. The numerical tool chosen for this purpose is the implicit finite element code Forge3® (devoted to Metal Forming Processes) which, thanks to its automatic re-meshing routine, is able to model large deformation. We have implemented in Forge3® two hypo-elastic-plastic models: an incompressible one for saturated fine soils, purely cohesive, and a compressible one based on the critical state concept for frictional or frictional-cohesive materials. These worksoftening material models are time-integrated by a generalized radial return technique within an implicit formulation. We show that compressibility yields a non-symmetric stiffness matrix, and that the symmetrization of the system is not robust enough, so that the non-symmetric solver Bi-CGSTAB has been implemented after comparative tests. The implemented models were validated on triaxial tests. For softening models, oscillations occurred in the stress/strain curves after the stress peak. These numerical difficulties were overcome using linearisation and regularisation techniques. As a second step, we performed numerical simulations for different kinds of tools : a single tine, a single tine + a slab of a blade, several tines and several tines + a blade. Tool displacements were simulated until a steady state was reached. This takes displacements all the larger as the tool system is wider, leading to intensive computation. Geometric parameters such as tine rake angle or system stem angle clearly influence the complex material flow patterns, in a way similar to experimental observations. Material model parameters shown dominant are those linked with the concept of critical state, i. E. Corresponding to the large deformation range. Finally the global model was validated from a qualitative point of view, in terms of flow pattern and force distribution for multi-tine tools. Quantitative comparison with experiments must still be refined, returning to the constitutive model and its implementation
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Sun, Zhengyu. "Simulation numérique par éléments finis de l'hydrodynamique tridimensionnelle à l'intérieur des cuves agitées." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1989. http://www.theses.fr/1989ECDL0007.
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On presente une approche numerique du probleme d'agitation mecanique a l'interieur des cuves agitees. La methode des elements finis utilisee permet de calculer des ecoulements laminaires de fluides visqueux incompressibles, newtoniens ou pseudoplastiques, generes par l'agitation mecanique. La discretisation du systeme d'equations instationnaires et non lineaires est deduite d'une methode de differences finies a trois pas fractionnaires en temps, couplee a une methode d'elements finis pour l'approximation spatiale des variables primitives. Le programme permet de prendre en compte differents nombres de reynolds et differents types de geometries et d'agitateurs. Les maillages des diverses geometries representatives des systemes d'agitation sont fournis par un preprocesseur specialement developpe pour cette these. On presente ici des solutions numeriques d'ecoulement isothermes de fluides pseudoplastiques dans des cuves cylindriques a fond plat pour deux types d'agitateurs particuliers, a savoir: le disque rotatif et la vis helicoidale. En ce qui concerne le premier, des comparaisons avec des resultats bidimensionnels axisymetriques issus de la litterature ont ete effectuees. Une premiere confrontation entre des resultats numeriques et experimentaux relatifs a la vis helicoidale a egalement ete commentee
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Mortazavi, Iraj. "Méthode hybride vortex-éléments finis : étude de la convergence numérique, caractérisation et analyse d'un écoulement complexe." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10090.
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Ce travail est consacré à l'étude et à la mise en oeuvre d'une méthode vortex qui permet de simuler des écoulements turbulents, bidimensionnels, incompressibles et instationnaires. Après une étude bibliographique exhaustive sur les méthodes de ce type, notre choix s'est porté sur une méthode dite vortex hybride associée à une technique d'éléments finis. L'algorithme de cette méthode est décrit et la convergence numérique étudiée en fonction de trois paramètres principaux qui sont le pas de temps, l'intensité tourbillonnaire et la taille des éléments. Des modes de visualisation numérique variés ont été conçus et appliqués, pour obtenir une meilleure analyse de la dynamique tourbillonnaire. Un film de vidéo a aussi été réalisé. Une nouvelle méthode de calcul de la pression est validée pour des écoulements du type poiseuille et poiseuille pulsé bidimensionnels. Enfin, la procédure complète a été appliquée au calcul et à l'examen détaillé de l'écoulement à grand nombre de Reynolds dans un mélangeur à double flux. L'effet de l'épaisseur du barreau et le rapport des vitesses de l'entrée ont été étudiés. Pour certains cas, la comparaison entre le comportement des paires de vortex et les modèles théoriques de dipôles tourbillonnaires est effectuée. On constate une bonne similitude entre ces deux approches.
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Eyogo-Beyeme, Jean-Bernard. "Simulation numérique d'écoulements laminaires et turbulents à l'aide d'une formulation éléments finis de type Petrov-Galerkin." Lille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LIL10190.
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Farges, Nicolas. "Modélisation par la méthode des éléments finis de problèmes de couplage hydrodynamique : application à la consolidation d'une argile." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0046.
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Nos travaux traitent des problèmes de couplage hydromécanique lors de la modélisation par éléments finis du comportement mécanique d'une argile saturée. Ils ont par ailleurs conduit à la création d'un code de calcul permettant la résolution numérique de tels problèmes. L'écriture sous forme variationnelle mixte à deux champs (vitesse-pression interstitielle) du problème physique à résoudre a permis de montrer1 dans le cadre de Pélasticité linéaire} l'existence et l'unicité de la solution de ces problèmes, et ceci indépendamment de la vérification de la condition de Babuska-Brezzi. Elle possède de plus la particularité d'éviter l'intégration temporelle de la loi de comportement. La résolution des systèmes algébriques résultant d'une telle écriture s'effectue à l'aide de l'algorithme Gmres, dont nous avons proposé une modification applicable dans une approche élément par élément. Le modèle rhéologique utilisé ici est une loi viscoplastique à surface de charge écrouissable, s'appliquant aux argiles saturées normalement consolidées. Nous avons, au cours de cette étude, développé trois écritures discrètes en temps de cette loi. La première est issue d'un développement de la vitesse de déformation viscoplastique en série de Taylor limitée à l'ordre 1. La deuxième s'inspire du B-schéma. La troisième dérive quant à elle de la méthode du point milieu. Enfin, nous avons présenté trois campagnes de simulations numériques de complexité croissante. La première analyse les performances de chacun des schémas discrets en temps. La suivante illustre le résultat d'existence et d'unicité démontré. La dernière consiste quant à elle en la résolution de problèmes courants de mécanique des solsThe purpose of this thesis deals with the finite element mode/ling of hydromechanical problems, more precisely with the behaviour modelling of saturated clay. This study led us to develop a finite element program solving such mechanical problems. Writing this kind of mechanicai problems under a mixed variational form (velocitywater pressure) allowed us to show in the frame of linear elasticity, the existence and uniqueness of the solution of those problems, without satisfying the Babuska-Brezzi condition. Furthermore, such a writing avoided the time integration of the constitutive equations. There solution of the resulting algebraic system ·used the Gmres algorithm. A modified version of that algorithm usable with an element by element approach is proposed. The constitutive equations considered, are those of a viscoplastic law for normally consolidated clay, based upon Perzyna's and Cambridge theories. Concerning the time discretisation of that law, we developed three time schemes. The first of them results from a first order Taylor development of the viscoplastic component of the strain rate. The second is inspired by the B-scheme, the last one by the middle point method. To conclude, we presented three numerical simulations with increasing complexity. The first characterized each of the time-discrete schemes, the second gave the numerical illustration of the existence and uniqueness result. The last one solved classical problems of so-ifs mechanics
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Panescu, Florentina Roxana Gabriela. "Modélisation eulérienne d'écoulements diphasiques à phase dispersée et simulation numérique par une méthode volumes-éléments finis." Nice, 2006. http://www.theses.fr/2006NICE4077.
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Cette thèse est consacrée à la construction et à l’étude mathématique et numérique d’un modèle d’écoulement diphasique à une phase incompressible. La première partie présente l’établissement du modèle. Le point de départ en est le modèle à deux fluides bien connu dans la littérature spécialisée que l’on considère ici sous sa forme isotherme et isobare et qui se traduit (en une dimension d’espace) par un système de quatre équations couplées. En utilisant la technique du développement de Chapman-Enskog dans la limite d’un temps de relaxation des vitesses tendant vers 0, on montre que ce système peut se réduire à un système à trois équations de conservation et on obtient une loi de comportement de type Darcy pour le déséquilibre des vitesses. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l’analyse mathématique de ce modèle. On montre qu’il est hyperbolique, et on donne la solution exacte du problème de Riemann. Enfin, dans la dernière partie, on s’intéresse à l’approximation numérique de ce système. On développe des méthodes numériques basées sur des solveurs de Riemann exact et approchés pour l’approximation des termes hyperboliques et sur des méthodes d’éléments finis pour l’approximation des termes de déséquilibre des vitesses. On construit ensuite des méthodes implicites en temps pour ce type de discrétisation et on poursuit par la mise au point de schémas implicites à deux pas. On conclut par quelques applications numériquesThis thesis deals with the construction of the mathematical and numerical study of a dysphasic model of flow to an incompressible phase. The first part presents the establishment of the model. The starting point is the well-known model with two fluids in the specialized literature which one considers here in his isothermal and isobar form and which results (in a dimension of space) in a system of four coupled equations. By using the technique of the development of Chapman-Enskog within the limit of a relaxation time speed tending towards 0, one shows that this system can be reduced to a system with the conservation equations and one obtains a law of behaviour of the Darcy type for the imbalance speeds. The second part of this work is devoted to the mathematical analysis of this model. It is shown that it is hyperbolic, and one gives the exact solution of the Riemann problem. Lastly, last part, one is interested in the numerical approximation of this system. One develops numerical methods based on solveurs of Riemann exact and approached for the approximation of the hyperbolic terms and on finite elements methods for the approximation of the terms of imbalance speeds. One builds them implicit methods in time for this type of discretization and one continues by the development of implicit schemes to two steps. One concludes by some numerical applications
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Bourel, Benjamin. "Calcul multi-domaines et approches multi-échelles pour la simulation numérique de crashs automobiles." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0133/these.pdf.
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En dynamique explicite, l’analyse des structures est souvent très coûteuse à cause du grand nombre de pas de temps nécessaire à la stabilité des modèles. Le but est ici de proposer une méthode originale basée sur les techniques de décomposition de domaine, afin de réduire les temps de calcul. Une méthode de gestion du contact unilatéral entre sous-domaines a tout d’abord été introduite (méthode de la peau artificielle). Celle-ci repose sur la superposition d’une interface de contact (par pénalité) et d’une interface de liaison ; elle renvoie ainsi le traitement du contact inter-domaine à un contact interne au domaine. Par ailleurs, une méthode de raffinement a été intégrée à l’approche multi-domaines afin d’enrichir localement et temporairement le maillage au cours du calcul. La méthode étant rendue particulièrement instable par l’utilisation du schéma explicite, l’accent a été mis sur la manière de rééquilibrer la solution avant la reprise des calculs sur la nouvelle discrétisationIn explicit dynamics, structural analysis is often very expensive because of the large number of time steps necessary to the stability of the models. The goal is here to propose an original method, based on the domain decomposition algorithms, in order to reduce the time of calculation. A method of handling unilateral contact between domains was first introduced. This method rests on the superposition of a interface contact (by penalty) and of a link interface; it thus returns the treatment of the inter-domain contact to an internal contact to the domain. In addition, a refinement method was integrated into the multi-domain approach in order to enrich locally and temporarily the mesh during calculation. The method being made particularly unstable by the use of the explicit scheme, the accent was put on the way of rebalancing the solution before the resumption of calculations on the new discretization
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Abichou, Hammadi. "Simulation de l'emboutissage à froid par une méthode asymptotique numérique." Metz, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2001/Abichou.Hammadi.SMZ0110.pdf.
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L'emboutissage est un procédé de mise en forme des tôles minces, qui permet de réaliser de nombreux objets ou pièces, en particulier pour l'automobile. La simulation complète de pièces complexes reste difficile à réaliser en raison de la longueur des calculs à effectuer, qui est due à la taille des problèmes à résoudre (nombre de degrés de liberté) et au couplage de multiples non-linéarités (grandes transformations, comportement plastique, contact, frottement). L'objectif de cette thèse est d'alléger ces calculs en utilisant une nouvelle méthode de résolution appelée méthode asymptotique numérique. Cette méthode consiste à transformer les problèmes non-linéaires à résoudre en une succession de problèmes linéaires qui admettent tous le même opérateur tangent. Dans cette thèse on a adopté une formulation de coque bien adaptée au phénomènes de grandes transformations. Au niveau de la loi de comportement, la décharge élastique n'est pas prise en compte, on a adopté donc la théorie de la plasticité en déformation totale. Pour réaliser des calculs de séries entières, il a été nécessaire de régulariser la loi de comportement ainsi que la loi de contact unilatéral. Le couplage des différentes linéarités n'a pas altéré l'efficacité de la MAN. Les résultats obtenus montrent bien la précision des algorithmes et la rapidité de la méthode utilisée en la comparant aux méthodes de résolution classiquesThe deep drawing is a forming process largely used in the industry, especially in the car manufactures. The numerical simulation of this kind of processes needs much CPU time because of the several nonlinearities due to the geometry, contact phenomenon and the constitutive law. The aim of this thesis is to reduce the computing time using an alternative method called "asymptotic numerical method". This latter allows us to search solution branches in the form of power series and transforms the nonlinear problems into a succesion of well posed linear problems involving the same tangent operator. In this thesis a shell formulation well adopted to large trasformation phenomenon is adopted. As the elastic unload is considered, the theory of plasticity with the total deformation is adopted. To apply a perturbation technique, a regularisation of the constitutive law as well as the contact conditions has been used. Compared to the classical iterative method, the A. N. M. Needs always less matriw decompositions and less computing time. The reason of this performance is the ability of the method to decompose only one stiffness matrix by step and to adjust automatically the step size of the local nonlinearity encountered. For the class of problems presented in this thesis, the ANM is efficient, reliable and easy to perform
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Lacaille, Victor. "Traitements thermochimiques de surfaces nanostructurées. Modélisation numérique et expérimentation." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2015. http://www.theses.fr/2015ENISE034.
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La nanostructuration par voie mécanique est une méthode de durcissement de surface agissant directement sur la microstructure de la pièce mécanique traitée. En plus de présenter d’excellentes propriétés de dureté, de résistance à l’usure et de tenue à la fatigue, les surfaces nanostructurées ont pour propriété de favoriser la diffusion d’éléments chimiques, améliorant ainsi l’efficacité d’un autre type de durcissement de surface que sont les traitements thermochimiques. Bien que l’origine de cette augmentation des propriétés de diffusion soit connue, la quantification de ses effets est encore peu maitrisée. Ces travaux s’appliquent, par des études numériques et expérimentales, à donner les bases pour l’élaboration d’outils permettant la prédiction et la quantification de ces effets. Une première analyse par éléments finis sur des volumes élémentaires représentatifs mène à un modèle analytique ainsi qu’à un abaque permettant la prédiction du coefficient de diffusion d’une espèce chimique dans un matériau en fonction de sa microstructure. La partie expérimentale suivante permet d’observer sur un matériau modèle (le Fer) que les effets d’une nanostructuration de surface sur la nitruration résident principalement dans la cinétique de diffusion. Elle apporte également les données d’entrée nécessaires à l’explication des phénomènes observés expérimentalement et dont une partie d’investigations numériques fait l’objet. Enfin, le dernier chapitre de ces travaux s’attache à l’élaboration des prémices d’un outil industriellement exploitable, permettant de prédire le gain obtenu par nanostructuration de surface sur le traitement thermochimique d’un matériauSurface mechanical attrition is a way to improve the hardness of mechanical parts. It affects directly the microstructure of the treated part. In addition to their excellent hardness, wear resistance and fatigue resistance properties, nanostructured surfaces boost the diffusion of chemical elements and improve in this way the efficiency of thermochemical treatments which are also hardening methods by chemical processes. Although the reasons of this efficiency improving are known, the quantification of its effects is not still much understood. This work aims by numerical and experimental studies to give the basics for the creation of prediction tools of these effects. First, a finite elements analysis on representative volume elements leads to an analytical model and to an abacus for the prediction of the diffusion coefficient of a chemical element in a material with a given microstructure. The experimental part points out on a model material (Iron) that the effects of surface nanostructuring on nitriding stand mainly in the diffusion kinetics. It also gives data required for the explanation of experimentally observed phenomenon that the following chapter concerns. The last chapter of this work aims to elaborate the beginnings of an industrial tool which predicts the gain obtained by surface nanostructuring on the thermochemical treatment of a given material
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Glinsky, Nathalie. "Simulation numérique d'écoulements hypersoniques réactifs hors-équilibre chimique." Nice, 1990. http://www.theses.fr/1990NICE4428.
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Le but de ce travail est de simuler numériquement l'écoulement hypersonique autour d'un engin spatial lors de sa rentrée atmosphérique. On résout d'abord un problème monodimensionnel modélisant les phénomènes de dissociation chimique et de relaxation derrière un choc fort détaché par une méthode d'avancement en espace. On examine ensuite la stabilité des schémas décentrés pour les équations bidimensionnelles de convection et de convection-diffusion d'une espèce. On étudie ensuite des écoulements réactifs bidimensionnels régis par les équations d'Euler puis de Navier-Stokes auxquelles on ajoute un modèle de dissociation chimique hors-équilibre. Dans une approche pseudo-instationnaire, on utilise une discrétisation spatiale de type mixte volumes finis/éléments finis P1 décentrés applicable à des maillages triangulaires non structurés. L’extension à l'ordre 2 est faite par la méthode M. U. S. C. L. L'introduction des équations de bilan des espèces est réalisée selon l'approche découplée et l'utilisation d'un gamma-équivalent. Le terme de production des espèces est traité implicitement. Cette méthode est validée. On présente enfin des solutions numériques d'écoulements (non visqueux et visqueux) autour de corps émoussés et d'une géométrie de double-ellipse modélisant la navette européenne HERMES
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Lemiale, Vincent. "CONTRIBUTION À LA MODÉLISATION ET À LA SIMULATION NUMÉRIQUE DU DÉCOUPAGE DES MÉTAUX." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00299297.
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Le découpage mécanique des métaux est un procédé très utilisé dans l'industrie. Il permet notamment de réaliser des composants de formes plus ou moins complexes dédiés à l'industrie électronique. Cependant, il nécessite le réglage et le contrôle de nombreux paramètres. Or, le contexte industriel actuel rend les méthodes fondées sur le savoir-faire des opérateurs inadaptées. L'objet principal de cette thèse est donc de proposer un outil d'aide à la mise au point d'un découpage par le biais de la simulation numérique. La modélisation repose sur une analyse mécanique complète du comportement matériel de la tôle. La sensibilité du matériau à la vitesse de déformation et à la température est prise en compte par l'intermédiaire d'un modèle thermo-élasto-viscoplastique dans un cadre adiabatique. Les mécanismes d'endommagement et de rupture sont également pris en compte dans la modélisation. Un logiciel de simulation spécifiquement dédié au découpage a été développé. Il est basé sur la méthode des éléments finis et repose sur une modélisation bi-dimensionnelle du procédé. En parallèle aux développements numériques, un dispositif expérimental a été conçu et réalisé au cours de ces travaux, afin de valider les modèles mécaniques retenus. Les applications présentées dans ce mémoire illustrent l'apport de la simulation numérique pour les entreprises spécialisées.
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Pernin, Nicolas. "Contribution à la modelisation et à la simulation numérique des effets d'échelle en mise en forme." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2034.
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La modélisation des procédés de mise en forme de pièces métalliques en faibles dimensions nécessite de tenir compte de phénomènes appelés effets d'échelle. Après une revue bibliographique des technologies liées aux procédés de micro-formage de pièces minces et massives, deux principaux effets d'échelle sont mis en évidence : un effet tribologique et un effet rhéologique. Afin de prendre en compte les effets rhéologiques, trois approches sont proposées. Le premier modèle développé est un modèle cœur-peau qui consiste à modéliser le comportement du matériau en distinguant le cœur et la peau du matériau. Ce modèle permet de traduire l'effet de grains moins écrouissable en surface qu'à cœur de la pièce. Le second modèle est un modèle à gradient de plasticité : un terme en laplacien de la déformation plastique équivalente est ajouté dans la relation d'écrouissage qui figure dans le critère de plasticité. Le Laplacien de la déformation plastique équivalente à un certain point d'intégration est déterminé à partir des dérivées d'un polynôme, qui est interpolé en utilisant les valeurs du multiplicateur plastique aux points d'intégration voisins. Le dernier modèle est un modèle d'endommagement non local au sens de Gurson-Tvergaard-Needleman. La fraction volumique de cavité est régularisée par une équation intégrale sur un certain voisinage de chaque point d'intégration de Gauss. Les trois modèles ont été implémentés dans le code de calculs par éléments finis POLYFORM dédié aux grandes déformations. Cette intégration est réalisée dans le cadre d'une approche quasi statique implicite. Un ensemble de tests numériques valide l'intégration numérique des modélisations proposéesThe modelling of metal forming processes in small dimensions requires to take account of phenomena called scale effects. After a bibliographical review of technologies related to microforming processes of thin and volumic parts, two main scale effects are highlighted: a tribological effect and a rheological effect. In order to take account of the rheological effects, three modelling are proposed. The first is a surface layer model which consists in modelling the behavior of material by distinguishing the core (internal part) from the skin (external part). This model translate the hardenable effect of grains on the surface than in core of the part. The second one is a strain gradient plasticity model: a term in Laplacian of the equivalent plastic strain is added in the hardening relation which appears in the plasticity criterion. At each integration point, the Laplacian of the equivalent plastic strain is given from derived from a polynomial, which is interpolated by using the values of the plastic multiplier at the close integration points. The last is a nonlocal damage model which is based on a Gurson-Tvergaard-Needleman approach. The void volume fraction at each integration point is regularized by an integral equation on a certain neighborhood. The three modellings were implemented in the finite element code POLYFORM dedicated to numerical simulation of metal forming processes including larges strains. A quasi static implicit approach is used to solve the problem. A set of numerical tests validates the numerical integration of suggested modellings
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Diallo, Djamal Moussa. "Modélisation mathématique et simulation numérique de l'hydrodynamie : cas des inondations en aval du barrage de Diama." Besançon, 2010. http://www.theses.fr/2010BESA2013.
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Le delta du fleuve Sénégal est le théâtre de crues importantes, le plus souvent catastrophiques et la dernière en date a nécessité l'ouverture d'une brèche dans la Langue de Barbarie qui est une fine bande de sable séparant le delta du fleuve de la mer. Depuis, cette brèche ne cesse de s'agrandir sous l'action conjuguée des eaux du fleuve et de la mer. Modéliser ce phénomène d'élargissement nécessite de connaître \`a tout moment les caractéristiques de l'écoulement des eaux dans le delta, y compris en période de crue. Nous avons opté pour la réalisation de deux algorithmes de simulation. C'est ce travail que je présente ici. D'une part, nous considérons l'équation de Navier-Stokes tridimensionnelle et nous faisons l'hypothèse d'une faible épaisseur d'eau, ce qui est acceptable comparé aux dimensions du delta. Cette hypothèse nous permet de faire, en chaque point, une intégration selon la verticale pour obtenir une équation de Saint-Venant bidimensionnelle simplifiée dans un plan xoy sans les hypothèses approximatives (fond plat ou conditions aux limites trop généreuses dans l'un ou l'autre, qui ne reproduisent pas fidèlement le phénomène étudié). Cette équation ne nous permet d'obtenir les champs de vitesses et de pressions que dans un plan horizontal. Pour prendre en compte les apports extérieurs responsables d'une crue, nous introduisons une équation 1D de conservation de la masse d'eau. Le couplage entre l'équation de Saint-Venant 2D et l'équation de conservation 1D conduit \`a une modélisation (2D1/2 et non 3D) du phénomène étudié. D'autre part, la phase d'élargissement de la brèche résulte de la problématique fluide-structure, une intéraction entre un écoulement et une structure fortement déformable. Il s'agit d'un problème multi-physique reposant sur plusieurs équations d'état (Darcy, poroélastique. . . ) et impliquant divers couplages. Sous l'hypothèse que les déformations de la structure dues \`a l'hydrodynamique restent à l'échelle microscopique, nous obtenons des résultats analytiques et numériques de l'évolution de l'interface \`a long termeThis thesis is devoted to mathematical modeling and numerical simulation of floods in the delta of the Senegal river. For this purpose, we propose, to study on the one hand a coupling 2D1/2 and on the other hand a model of fluid structure interaction. Firstly we consider the tridimensional Navier-Stokes equation and we make the assymption a low thickness, which acceptable compared of the delta dimensional. This assymption enable us to obtain to make in each point an integration according to the vertical (the topologie of the bottom of the delta is know) to obtain an equation of Saint-Venant two-dimensional in a xoy plane. This equation allows us to obtain the velocity and pressure fields only in the horizontal plane. To take into account external inputs responsible for flooding, we introduce a 1D equation giving the mass conservation of water. The coupling between these two equations leads to a (2D1/2 and non a 3D) model of the studied phenomenon. . Secondly this phase of enlargement of the gap results from the problematic fluid-structure, in which water interacts with a strongly deformable structure. Under the assymption that the structural deformation due to the hydrodynamics remains on a microscopic scale, we propose a model at the local scale of this fluid-structure interaction by coupling several equations (Saint-Venant, Darcy, poroelastic). We present numerical results of the local evolution of the interface at a long time
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Saramito, Pierre. "Simulation numérique d'écoulements de fluides viscoélastiques par éléments finis incompressibles et une méthode de directions alternées : applications." Phd thesis, Grenoble INPG, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00445423.
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Nous considérons la simulation numérique des écoulements de fluides viscoélatiques. Développant une approximation en temps par la méthode des directions alternées, nous proposons un algorithme entièrement nouveau permettant de découpler le calcul des contraintes de celui des vitesses. D'ordre deux en temps, cette méthode permet de plus le calcul rapide des solutions stationnaires. L'éléments à divergence nulle de Thomas-Raviart est utilisé pour les vitesses, et celui de Lesaint-Raviart pour les contraintes. La méthode est appliquée au problème de l'écoulement de fluides du type Oldroyd dans une contraction brusque (problème de la marche).
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Menouillard, Thomas. "Dynamique explicite pour la simulation numérique de propagation de fissure par la méthode des éléments finis étendus." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0048/these.pdf.
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Les outils de simulations sont de plus en plus performants permettant une description très fine des phénomènes. De plus ces outils ne se limitent plus à la mécanique linéaire, mais sont développés pour décrire des comportements plus compliqués allant jusqu'à la ruine des structures. Un chargement dynamique ou statique peut ainsi engendrer un endommagement, une fissuration puis une rupture de la structure. La dynamique rapide permet de simuler des phénomènes tels que des chocs et impacts sur structure. Le domaine d'application est très varié. Il concerne par exemple l'étude de la durée de vie et les scénarios d'accidents de la cuve du réacteur nucléaire. Il est alors très intéressant pour les codes de dynamique de pouvoir prédire de tels phénomènes: l'évaluation de l'endommagement dans la structure et la simulation de propagation de fissure constituent un enjeu essentiel. Pour ce faire la méthode des éléments finis étendus a l'avantage de s'affranchir de remaillage et de projection de champs. Effectivement la fissure est décrite cinématiquement via une stratégie appropriée d'enrichissement sur des degrés de liberté supplémentaires. On met en évidence ensuite les difficultés liant la discrétisation spatiale de cette méthode avec la discrétisation temporelle d'un schéma de calcul explicite : l'écriture diagonale de la matrice de masse et le pas de temps de stabilité associé. On présente donc deux méthodes de diagonalisation de matrice de masse basées sur la conservation de l'énergie cinétique, et des études de pas de temps critiques pour divers éléments finis enrichis. On montre que le pas de temps n'est pas plus pénalisant que celui du problème éléments finis standardNumerical tools are still more efficient and allow a good description of physical phenomena. Moreover these tools are not restricted to linear mechanics, but are a Iso developped for more complex behaviour such as fracture. Dynamic or static loadings can create damage, micro cracks and then fracture of structure. Fast dynamic allows to compute phenomena such as crash, impacts on structure. Application domain is really broad; th us it a Iso concerns resistance and accidents for nuclear reactor tank. Lt is interesting for numerical codes to be able to predict these situations: damage evolution and crack propagation consist in being an essential challenge. Th us the eXtended Finite Element Method allows to avoid remeshing and field projection. The crack is kinematically described by the use of additional degrees of freedom. One can underline the difficulties between the eXtended Finite Element Method and the explicit lime integration: the diagonal mass matrix and the corresponding critical lime step. One presents two lumping techniques based on the conservation of kinetic energy, and critical time steps of enriched elements. One demonstrates thal the critical lime step is almost the same !han the one corresponding to the finite element problem, and is independant of the position of the crack
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Delaire, Frédéric. "Simulation numérique du comportement élastoviscoplastique d'un multicristal : validation expérimentale." Paris 13, 1997. http://www.theses.fr/1997PA132024.
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La modélisation des processus de mise en forme des matériaux métalliques, exige une bonne connaissance des lois de comportement des polycristaux. L'objectif de ce travail, est la validation, dans le cadre de la plasticité cristalline, d'une loi de comportement élastoviscoplastique, par comparaison entre les résultats de simulations par la méthode des éléments finis et les résultats expérimentaux obtenus sur un agrégat polycristallin déformé en traction simple. La loi de comportement 0 valider est une loi de comportement viscoplastique, proposée par C. Teodosiu, L. Tabourot, et E. Rauch et faisant intervenir comme paramètres, dans une formulation de l’écrouissage par la forêt, les densités de dislocations de chaque système de glissement plastique. La loi d’écoulement prend la forme classique d'une loi puissance. En partant d'un code éléments finis 3d, on réalise un maillage de la structure cristalline à étudier Cette structure est un polycristal à grains centimétriques aux interfaces ortogonales aux surfaces libres et dont on connaît les orientations cristallines initiales. Du point de vue expérimental, l’éprouvette est analysée à l’échelle du grain, à différentes étapes de la déformation plastique, par microextensométrie (technique des microgrilles) et par diffraction d’électrons rétrodiffusés (EBSD). On compare ensuite les champs de déformations et de rotations cristallines obtenus expérimentalement et par simulation numérique. Le bon accord obtenu entre expérience et simulation, a permis de valider la loi de comportement et par conséquent, d'obtenir pour la première fois, des renseignements sur l’évolution au cours de la déformation plastique de phénomènes non accessibles par l’expérience, comme les champs de contraintes et les mécanismes d'activation plastique locaux.
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Fernandez, Gérard. "Simulation numérique d'écoulements réactifs à petits nombres de Mach." Nice, 1989. http://www.theses.fr/1989NICE4298.
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Ce travail traite de la construction de schémas conservatifs efficaces, pour la résolution sur un maillage non structuré de type éléments-finis, d'un système d'équations aux dérivés partielles qui décrit la propagation de fronts de flamme en milieu gazeux. On présente un solveur de Riemann approché pour les équations d'Euler décrivant un mélange de deux gaz ayant des propriétés différentes. Pour répondre à la disparité des échelles de temps et de longueur présente dans ce type d'écoulements (faible nombre de Mach et fronts de flamme très minces), on propose des schémas implicites utilisant une approximation décentrée. Cette approche possède de meilleures propriétés matricielles qu'une approximation centrée et rend ainsi possible l'utilisation d'un algorithme de relaxation (Gauss-Seidel). On poursuit, par la mise au point de schémas partiellement implicites, obtenus par une décomposition en parties lente et rapide des flux hyperboliques. On envisage alors la construction d'un schéma semi-implicite précis à l'ordre deux pour la partie lente des flux. On conclut par quelques applications. On s'intéresse à un problème modèle non linéaire d'acoustique. On utilise ensuite une procédure d'adaptation dynamique de maillage, pour étudier l'influence de la courbure des flammes sur leur extinction (modèle à densité constante) et une instabilité hydrodynamique conduisant à une flamme nommée Tulipe
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Rey, Benoît. "Méthode multigrilles pour les grandes déformations et simulation numérique du procédé de roulage." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00173519.
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Ce travail s'inscrit dans le cadre de la simulation numérique de procédé de forgeage des métaux. Il s'articule autour de deux thèmes principaux que sont l'adaptation du logiciel Forge3® au procédé de roulage d'anneaux à mi-chaud d'une part, et la réduction des temps de calcul d'autre part. Après un premier chapitre décrivant le cadre d'étude, est présentée dans une deuxième partie l'étude du procédé de roulage. Grâce à l'introduction d'un nouveau formalisme des outils flottants dans le logiciel, on arrive à reproduire fidèlement la cinématique particulière de l'outillage. Ces développements sont validés par une confrontation directe avec des résultats expérimentaux. Vient ensuite un travail d'identification des paramètres thermiques de la simulation. Ces paramètres sont validés par l'étude de deux types de bagues sensiblement différentes. Les résultats sont très encourageants, la simulation se montrant prédictive sur la trajectoire de l'outillage, ainsi que sur l'évolution de la température de la matrice tout au long d'un cycle, et ce sur les deux symboles différents. On présente enfin dans une troisième partie une nouvelle méthode de résolution de systèmes linéaires basée sur un algorithme multigrilles trois niveaux. Le solveur multigrille, construit à partir de la librairie PETSc, est fondé sur une technique de déraffinement automatique de maillage qui permet d'obtenir des maillages grossiers emboîtés par noeuds. Après une étude paramétrique permettant la bonne configuration du solveur, on vérifie numériquement sa convergence asymptotique linéaire. Les performances obtenues sur différents cas de forgeage sont édifiantes, avec une division du temps de résolution d'un système linéaire par un facteur 6, pour une division du temps de calcul total de la simulation par un facteur 3 pour des maillages d'environ 60000 noeuds.
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Gao, Dong Ming. "Modélisation numérique du remplissage des moules de fonderie par la méthode des éléments finis." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD404.
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Le thème de ce travail est la modélisation numérique du remplissage des moules de fonderie par la méthode des éléments finis. Le but de cette étude est de construire un modèle numérique destiné aux ingénieurs de fonderie leur permettant un contrôle du procédé de façon plus scientifique. Le procédé de remplissage implique plusieurs phénomènes physiques (écoulement du métal liquide, transfert thermique et avancement du front), ce qui est très complexe au niveau de la simulation numérique. La résolution du système non linéaire (Équations Navier-Stokes) pour le modèle d'écoulement est effectuée à l'aide de la méthode de Newton-Raphson. L'avancement du front est simulé par une équation de type pseudo-concentration (hyperbolique) qui fait intervenir une très forte instabilité. Nous présentons une technique de lissage afin d'assurer une précision suffisante pour l'avancement de front. Des exemples sont présentés pour valider le modèle de l'avancement du front. Pour obtenir le profil de température une équation d'équilibre thermique est utilisée dans le modèle développé. Nous introduisons la méthode Taylor-Galerkin dans le calcul thermique dans le but d'éviter les oscillations numériques qui se produisent dans le cas où la convection devient dominante. Plusieurs exemples de remplissage sont présentés dans cette étude.
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Calugaru, Dan-Gabriel. "Modélisation et simulation numérique du transport de radon dans un milieu poreux fissuré ou fracturé : problème direct et problèmes inverses comme outils d'aide à la prédiction sismique." Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2058.
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Ce travail est une contribution à la compréhension des mécanismes qui sont à la base de quelques précurseurs sismiques dont les variations du niveau des eaux souterraines et de la concentration du radon. On aborde aussi la prédiction des séismes, en donnant des éléments de réponse à la question suivante : à partir d'observations dans l'aquifère de surface (sur le niveau piézométrique et/ou la concentration de radon), comment peut-on caractériser les divers processus geophysiques induisant de telles variations ? La présente étude contient trois parties. La première partie concerne une phase de modélisation dans laquelle on donne un bilan des modèles physiques déjà proposés dans la littérature et on définit notre modèle : la configuration géologique (système d'aquifères multicouche traversé par une faille dans laquelle une grande fracture peut se développer) et les phénomènes physiques considérés (ondes verticales de pression augmentation de la source de radon dans des zones fissurées, etc. ). Des parties de cette configuration sont étudiées dans la littérature et l'une de nos originalités est d'avoir étudié le système entier. Dans la deuxième partie, on présente la formulation mathématique associée aux phénomènes étudiés (écoulement et transport en milieux poreux) et on développe et on étudie des schémas numériques pour résoudre les problèmes couplés (écoulement/transport, Darcy/Stokes, milieu sec/milieu saturé, etc. ), ainsi que les codes de résolution implémentés. Plusieurs scénarii pour comparer les effets d'une activité sismique (intensité du flux de l'eau dans la faille, intensité de la concentration de radon à la base du domaine, formation d'une fracture, etc. ) ont été simulés et analysés. La dernière partie concerne l'étude théorique et numérique de quelques problèmes inverses. Les algorithmes classiques (comme Gauss-Newton) ne sont pas efficients à cause du nombre d'itérations qui est trop élevé pour obtenir une bonne précision. Un nouvel algorithme basé sur la méthode de Levenberg-Marquart est développé et appliqué dans plusieurs cas test. Il nécessite un temps de calcul nettement moins important, des résultats tout à fait raisonnables étant obtenus dans quelques itérations (inférieures à 5) avec une erreur acceptable (10-6)This work is a contribution to the comprehension of the mechanisms which are at the base of some seismic precursors (as variations of the groundwater level and of radon concentration). We are also interested by the seismic prediction, by giving some answers to the following question: using observations in subsurface aquifer (on the piezometric level and/or the radon concentration), how to characterize the various geophysic processes inducing such variations ? The present study contains three parts. The first part concerns the modeling of the problem in which one gives an assessment of the physical models already proposed in the literature and one defines our model: the geological configuration (multi-layer aquifer crossed by a fault in which a great fracture can develop) and physical phenomena considered (vertical pressure waves, increase of the radon source in fissured zones, etc). Parts of this configuration are studied in the literature and one of the originalities is to have studied the whole system. In the second part, one gives the mathematical formalism of the studied phenomena (flow and transport in porous media) and one develops and one studies numerical methods to solve coupled problems (flow/transport, Darcy/Stokes, dry medium/saturated medium, etc), as well as the implemented codes of resolution. Several scenarios to compare the effects of a seismic activity (intensity of the influx in the fault, radon concentration intensity at the base of the domain, formation of a fracture, etc. ) were simulated and analyzed. The last part concerns the theoretical and numerical study of few inverse problems. Classical algorithms (as Gauss-Newton) are not efficient because of the number of iterations which are too high to obtain à good precision. A new algorithm based on the Levenberg-Marquart method is developed and applied in several test cases. It requires a computing time less important, reasonable results being obtained in some iterations (lower than 5) with an acceptable error (10-6)
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Wervaecke, Christelle. "Simulation d' écoulements turbulents compressibles par une méthode d' éléments finis stabilisée." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14121/document.
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Cette thèse a pour objectif la simulation numérique d'écoulements turbulents à l'aide d'un schéma d'éléments finis stabilisés. La méthode SUPG (Streamline Upwind Petrov Galerkin) est mise en place pour résoudre les équations de Navier-Stokes compressibles couplées au modèle turbulent de Spalart-AllmarasAbstract
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Basset, Olivier. "Simulation numérique d'écoulements multi-fluides sur grille de calcul." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00376484.
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Cette thèse porte sur le développement de méthodes numériques pour le calcul d'écoulements incompressibles multi-fluides sur grille de calcul, s'inscrivant ainsi dans le cadre du projet MecaGrid.Une étude de la grille MecaGrid met en évidence son caractère hétérogène et ses conséquences. Plusieurs techniques d'optimisation sont présentées afin d'améliorer son utilisation : répartir la masse de calcul de façon adaptée, et privilégier le travail des processeurs vis-à-vis des communications réseaux pénalisantes.Des méthodes numériques sur maillage non structuré composé de tétraèdres sont choisies pour réaliser la simulation directe d'écoulements multi-fluides avec capture d'interface. Nous adoptons une approche unique qui rappelle celle du Multiscale, dans laquelle la condensation d'une fonction Bulle pyramidale est utilisée comme technique universelle de stabilisation.Les équations de Navier-Stokes incompressible sont résolues par une méthode éléments finis mixtes à interpolation P1+/P1. Un schéma temporel d'Euler implicite est appliqué, en association avec un algorithme de Newton pour linéariser le problème.Les interfaces sont capturées par une technique Level Set à interpolation continue P1 qui consiste à résoudre une équation de transport stabilisée par la condensation d'une Bulle (Residual-Free Bubbles). Le couplage avec une équation d'Hamilton-Jacobi permet de réinitialiser la fonction Level Set au court de son transport. La comparaison avec une méthode Galerkin discontinue proche du Volume of Fluid montre que le Level Set se distingue par sa simplicité et l'absence de diffusion numérique.Enfin, les simulations numériques sont validées par plusieurs cas test reconnus.
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Abdelwahed, Mohamed. "Modélisation et simulation numérique d'écoulements diphasiques." Pau, 2002. http://www.theses.fr/2002PAUU3014.
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Une bonne compréhension du traitement du phénomène de l'eutrophisation par l'aération passe par une modélisation diphasique (eau-bulles d'air) dont l'utilisation pose d'énormes difficultés. Dans ce travail, nous présentons deux modèles simplifiés dont l'idée consiste à étudier l'écoulement de la phase eau et tenir compte de l'effet des bulles, d'une part, pour le premier modèle, par le biais d'une condition aux limites au niveau de l'injecteur et d'autre part, pour le second modèle, en ajoutant des termes de corrections diphasiques. Numériquement, on combine la méthode des caractéristiques pour la discrétisation temporelle et la méthode des éléments finis P1+bulle P1 pour l'approximation spatiale. Des résultats numériques sont présentés sur un cas d'application réel. Afin de réduire le temps de calcul très important pour le problème étudié, nous présentons une parallélisation du code numérique traitant le premier modèle. Des résultats de performances sont enfin présentésA good understanding of the eutrophication treatment through aeration requires a two phase modelling (water-air bubbles) leading to many difficulties. In this work, we present two simplified models of which the idea consists on studying the water phase flow and to take account of the effect of the bubbles, for the first model, by a boundary condition on the level of the injector and for the second model, by adding some corrections terms originating from two-phase flow models. The numerical results are achieved through the combination of the characteristic method for the time discretization and the P1+bubble P1 finite element for the spatial approximation. Numerical results are presented for a real application case. In order to reduce the computational costs of our problem, we present a parallel version of a solver treating the first model. Some performance results are finally presented
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Jaeger, Marc. "Simulation numérique d'écoulements turbulents incompressibles et isothermes de fluides newtoniens par éléments finis tridimensionnels." Compiègne, 1990. http://www.theses.fr/1990COMPD273.
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L'objet de cette étude est la recherche d'un outil efficace de prédiction des écoulements turbulents complexes, rencontrés dans les problèmes d'ingéniérie. La technique numérique choisie est la méthode des éléments finis, et seuls les écoulements incompressibles et isothermes de fluides newtoniens sont considérés. Un exposé du problème posé par la simulation numérique des écoulements turbulents ainsi que les méthodes de simulation par modélisation des structures de sous-maille, qui découlent naturellement de cette analyse, sont présentés. L'utilisation de la technique de l'homogénéisation, qui rentre dans cette catégorie, est également décrite. L'autre façon d'aborder le problème est statistique. Et la notion de description statistique de la turbulence étant introduite, une sélection des modèles statistiques en un point est entreprise. Les deux modèles retenus, modèle K- et modèle aux tensions de Reynolds algébrique (A. S. M. ), font l'objet d'une analyse détaillée. L'accent est mis sur la nécéssité, pour les écoulements à géometrie complexe, d'une formulation du modèle K- non limitée aux grands nombres de Reynolds, conduisant à une utilisation plus rigoureuse de la technique des fonctions de paroi, dont une expression généralisée est proposée. Le modèle A. S. M. Quant à lui, est exprimé de façon à mettre en evidence son lien avec le modèle K-, ce qui autorise par ailleurs une formulation tridimensionnelle par éléments finis commune de ces deux modèles, exposée en détail. Une discussion sur les performances de cette formulation du modèle K-, ainsi que sur les difficultés numériques liées à l'utilisation de ce modèle dans le cadre des éléments finis, est enfin conduite à partir d'exemples numériques.
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Khelifa, Mourad. "Simulation numérique de l'endommagement en formage de structures minces." Troyes, 2004. http://www.theses.fr/2004TROY0013.
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Ce travail est dédié à l'étude d'une approche "avancée" basée sur une modélisation pour la simulation numérique des procédés de mise en forme et leur optimisation vis-à-vis de l'endommagement ductile. En particulier, nous nous sommes intéressés à l'étude du comportement plastique anisotrope couplé à un endommagement ductile. Une modélisation basée sur la thermodynamique des processus irréversibles avec variables d'état est utilisée pour traduire le couplage "fort" entre le comportement plastique anisotrope à écrouissage mixte non linéaire et un endommagement ductile isotrope. Les aspects théoriques et numériques de cette formulation sont décrits en détail. L'intégration numérique du modèle couplé par un schéma implicite itératif combinant la technique du retour radial avec la réduction du nombre des équations est discutée. La résolution du problème d'équilibre est assurée soit par un schéma Statique implicite SI soit par un schéma Dynamique Explicite DE. L'identification du modèle est réalisée sur des données expérimentales obtenues sur des éprouvettes de traction. Les applications sont ensuite faites à la simulation de procédés d'emboutissages simples (Swift, Erichsen et gonflement hydraulique) et complexes (pot d'échappement) de ces tôles minces avec prévision de l'endommagement ductile. Des comparaisons avec les résultats expérimentaux fournis par le CETIM et l'ENIM sont réalisées. Une confrontation entre notre méthodologie et l'aproche inverse développée à l'URCA/GMMS est réalisée sur quelques casThis work deals with the study of a advanced approach for the modelling and the numérical simulation of sheet metal forming processes in order to optimize their technological parameters with respect to the ductile damage occurence. The strong coupling between the anisotropic plastic behaviour with mixed kinematic and isotropic hardening and the ductile damage based on the thermodynamics of the irreversible processes with state variables is used. The theoretical and numerical aspects of the used formulation are described in details. The numerical integration of the model using and iterative implicite scheme combined with the radial return mapping and the reduction of the number of equations is discussed. The equilibrium equations are solved by means of a Static Implicit scheme (SI) or a Dynamic Explicit scheme (DE). An exerimental Database, essentially constitued of specimen tensile tests, is used to identify the model's paramters. In order to validate and to show the strength of the employed methodology to predict with accuracy the damaged zones, numerical simulations of simple and complex sheet metal forming processes are performed. A comparison with experimental results provided by CETIM and ENIM are then carried out. Another comparison between the present methodology and the inverse approach (URCA/GMMS) is also made on some cases
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Medale, Marc. "Modélisation numérique de l'étape de remplissage des moules de fonderie par la méthode des éléments finis." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD714.
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Nous proposons dans cette étude, une approche robuste et efficace, pour simuler numériquement les écoulements laminaires et incompressibles de fluides non miscibles, séparés par une ou des interfaces mobiles. Car durant le remplissage des moules de fonderie, le matériau s'écoule à l'état liquide, avec des caractéristiques fluides très prononcées, à l'intérieur d'une empreinte de géométrie souvent complexe. Ces particularités proscrivent l'adoption d'une description lagrangienne, habituellement retenue pour la simulation des procèdés de mise en forme, par la méthode des éléments finis. Nous nous sommes alors tournés vers une approche totalement eulérienne pour traiter ce type de problèmes relativement sévères, du point de vue des déformations de la surface libre. Nous avons dû, par conséquent, développer une technique spécifique de localisation de la surface libre, ou de l'interface mobile, au travers du maillage fixe. Cette technique reprend, dans le cadre de la méthode des éléments finis, les concepts de base de la méthode VOF (Volume Of Fluid). Le modèle développé allie donc souplesse de discrétisation géométrique caractéristique de la méthode des éléments finis, au principe de localisation de la surface libre mobile, sur un maillage fixe, par une technique de type VOF.
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Wen, Youhai. "Approche micromécanique et simulation numérique par éléments finis de la transformation martensitique sous contrainte." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL029N.
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Nous avons développé un modèle micromécanique bidimensionnel basé sur la méthode des éléments finis pour simuler la transformation martensitique sous contrainte dans un grain. La transformation avance par la formation successive de plaquettes dans le grain. Elle est gouvernée par un critère thermodynamique qui tient compte des forces motrices chimique et mécanique et de l'énergie résistive (énergie de déformation dans les phases). À l'aide de ce modèle, nous avons étudié l'effet des contraintes internes associées au processus de transformation sur la cinétique de transformation, sur les arrangements structuraux dans le grain et sur la déformation de plasticité de transformation pour différents niveaux de contrainte appliquée. Les résultats de cinétique de transformation montrent que le domaine de température de transformation s'étend lorsque la contrainte appliquée augmente pour un matériau ayant un comportement élastique. Pour un comportement élastoplastique des phases, le même effet est observé pour des niveaux de contrainte appliquée faibles et un effet inverse lorsque la contrainte augmente. Lorsque la transformation se produit sans contrainte appliquée, nous obtenons des arrangements structuraux caractérisés par des plaquettes autoaccommodantes. Sous une contrainte appliquée, un effet d'orientation des plaquettes apparait ; il décroit avec l'avancement de la transformation. Cet effet d'orientation est plus marqué pour un comportement élastoplastique des phases que pour un comportement élastique. L'analyse de la déformation de plasticité de transformation a permis de séparer la contribution de déformation due à l'orientation des plaquettes de celle liée à l'accommodation plastique anisotrope. Finalement, nous montrons que le modèle permet de traduire les principales tendances données par les observations expérimentales pour un alliage à mémoire de forme et pour des alliages ferreux (FeNiC)
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Hamide, Makhlouf. "Modélisation numérique du soudage à l’arc des aciers." Paris, ENMP, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00317400.
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Le soudage est un moyen d'assemblage très utilisé dans l'industrie. Disposer d'un logiciel de simulation permettrait d'évaluer les contraintes résiduelles et d'obtenir des informations sur la microstructure du joint de soudure, nécessaires à l'analyse de sa tenue mécanique; mais aussi d'évaluer la faisabilité du procédé pour la réalisation de pièces complexes et d'optimiser les séquences de soudage pour minimiser les défauts. Cette thèse porte sur le développement d'un outil de simulation numérique du soudage à l'arc des aciers. Après avoir décrit le contexte tant industriel que bibliographique de ce travail, nous précisons les différents modèles implémentés dans le code de calcul TransWeld (le logiciel développé au CEMEF dans le cadre de ce travail). La description des équations macroscopiques employées est suivie de leur mise en œuvre numérique. Nous abordons ensuite la théorie du remaillage adaptatif et nous décrivons les éléments essentiels de la stratégie de remaillage développée dans le cadre de cette thèse. Ensuite, nous présentons les méthodes développées pour la modélisation de l'apport de métal et de la formation du cordon de soudage. Des simulations numériques conformes aux essais sont réalisées. L'analyse comparative entre résultats expérimentaux et numériques permet de juger de l'aptitude du code de calcul à prédire l'état thermomécanique et métallurgique de la structure soudée. Les limitations de notre modélisation et les phénomènes qu'elle a permis de mettre en évidence sont enfin discutés et permettent de définir quelques orientations intéressantes pour les développement futur de cette modélisationWelding is a highly used assembly technique. Welding simulation software would give access to residual stresses and information about the weld's microstructure, in order to evaluate the mechanical resistance of a weld. It would also permit to evaluate the process feasibility when complex geometrical components are to be made, and to optimize the welding sequences in order to minimize defects. This work deals with the numerical modelling of arc welding process of steels. After describing the industrial context and the state of art, the models implemented in TransWeld ( software developed at CEMEF) are presented. The set of macroscopic equations is followed by a discussion on their numerical implementation. Then, the theory of remeshing and our adaptive anisotropic remeshing strategy are explained. Two welding metal addition techniques are investigated and are compared in terms of the joint size and transient temperature and stresses. The accuracy of the finite element model is evaluated based on experimental results and the results of the analytical solution. Comparative analysis between experimental and numerical results allows the assessment of the ability of the numerical code to predict the thermomechanical and metallurgical response of the welded structure. The models limitations and the phenomena identified during this study are finally discussed and permit to define interesting orientations for future developments
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Sayet, Thomas. "Simulation numérique du soudage : couplage des écoulements dans le bain fondu avec les déformations de la partie solide." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2014. http://www.theses.fr/2014ENISE029.
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Le soudage avec fusion est un procédé d'assemblage à haute température très utilisé dans l'industrie. Le développement d'un logiciel capable de reproduire les distorsions et les contraintes résiduelles, doit tenir comptes de la complexité de ce procédé multi-physique. Les travaux de la thèse s'inscrivent dans le cadre projet ANR intitulé SISHYFE "simulation du soudage hybride de fortes épaisseurs". Dans le cadre de cette thèse, nous proposons un outil de simulation numérique du procédé de soudageà l'arc. Nous modélisons la matière dans son état solide dans une formulation Lagrangienne et dans son état liquide dans une approche ALE. La transition entre les deux états, lors du chauffage et du refroidissement, est assurée de manière "continue" par une loi de comportement mixte. Ce modèle apporte trois points importants. Le premier point réside dans le développement d'un élément fini solide tétraédrique linéaire formulé en vitesse/pression. Cet élément présente des résultats libres du verrouillage volumétrique et un gain de temps important. Le deuxième point concerne la modélisation des effets liés à la tension de surface, à savoir les effets tangentiels "courant de Marangoni" et les effets normaux ou "effets de courbure". Enfin, le dernier point concerne une loi de comportements mixte basée sur un modèle parallèle et série. Plusieurs exemples sont exposés dans les différents chapîtres de ce manuscrit. Les résultats sont confrontés à des solutions analytiques afin de juger l'aptitude de l'outil à reproduire ces résultatsWelding with material fusion is a high temperature joining process widely used in the industry. The development of a simulation software able to reproduce the distortion and residual stresses must take into account the complexity of this multi-physical process. The work of this thesis is part of an ANR project entitled SISHYFE "simulation of hybrid welding of large thicknesses". In this thesis, we propose a numerical simulation tool of the arc welding process. We model the material in its solid state in a Lagrangian formulation and its liquid state in an ALE approach. The transition between the two states during heating and cooling is ensured in a "continuous" way using a specific behaviour law. This model brings three important points. The first point is the development of a solid tetrahedron linear finite element formulated in velocity/pressure. This element ensures results free of volumetric locking and a significant calculation time saving. The second point concerns the modeling of the surface tension effects, precisely the tangential effects known as "Marangoni flow" and the normal effects or "curvature effects". The last point is a behaviour law based on a parallel and series model. Several examples are presented in the chapters of this manuscript. The results are compared with analytical solutions in order to judge the ability of the tool to reproduce these results
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Bouttes, François. "Simulation numérique des écoulements à surface libre avec turbulence." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD715.
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La méthode des éléments finis (M. E. F. ) a été appliquée avec succès pour représenter l'hydrodynamique à surface libre, mais avec une modélisation de la turbulence très simplifiée. Ce travail a pour but de simuler, à l'aide de la M. E. F. , des écoulements à surface libre avec des représentations de la turbulence plus complexes. Il commence par une présentation générale des modèles de turbulence. Nous avons choisi d'utiliser plus particulièrement deux types de modèle : - le modèle k-e, - des modèles aux longueurs de mélange développés à partir de la simplification du modèle précédent. Une simplification supplémentaire est effectuée en bidimensionnalisant les modèles. Un travail de ce type a déjà été effectué par RODI et al pour le modèle k-e. Nous l'avons complété pour les modèles aux longueurs de mélange. Dans le cas où les courbures de l'écoulement horizontal sont importantes, nous proposons des variantes des deux types de modèle précédents et par ailleurs, une modification des frottements de fond intervenant dans l'équation de l'écoulement (SAINT-VENANT). Cette dernière est notamment importante pour les études sédimentologiques. La méthode de résolution des équations du modèle k-e utilisée dans cette thèse est la méthode des éléments finis ; il s'agit alors de résoudre un système non linéaire complexe ; dans ce travail, nous avons fait un choix d'interpolation particulier et testé plusieurs méthodes de résolution. Le couplage avec le modèle hydrodynamique est effectué par un algorithme explicite. Sont présentés plusieurs critères pour contrôler la convergence du modèle k-e. Nous terminons par une validation des modèles de turbulence utilisés sur de nombreux exemples. Sur ces derniers, nous avons vérifié les méthodes employées pour résoudre les équations du modèle k-e.
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Gong, Ke. "Simulation numérique des structures 3D en fatigue avec prise en compte de la relaxation des contraintes résiduelles." Troyes, 2002. http://www.theses.fr/2002TROY0002.
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Le travail de cette thèse consistait à l'analyse et à la mise en œuvre d'une méthode de prévision de la durée de vie en fatigue à grand nombre de cycles et d'une méthode d'optimisation de la tenu en fatigue des structures tridimensionnelles avec la présentation des contraintes résiduelles, pour des sollicitations multiaxiales périodiques à l'aide de critère de fatigue en approche globale. Une application de la méthode des équations intégrales de frontière dans un calcul de la durée de vie a été réalisée. Cette méthode possède plusieurs avantages dans certains cas, surtout pour l'analyse de fatigue parce que les fissures ou les ruptures se présentent souvent aux surfaces des structures. Nombreux exemples numériques montrent l'efficacité et l'applicabilité de cette méthode. Une nouvelle étude théorique sur le phénomène du rephasage pour les sollicitations combinées hors phase a été effectuée. A partir d'une discussion en détail sur le mécanisme de ce phénomène, une méthode basée sur les résultats expérimentaux a été proposée et développée. Plusieurs exemples ont été calculés et leurs résultats montrent que la méthode de rephasage est applicable et plus sécurisante. Une démarche complète de la simulation de la durée de vie en fatigue avec la prise en compte de la relaxation des contraintes résiduelles a été développée. Cette simulation peut être divisée en deux approches. La première consiste à prévoir la relaxation des contraintes résiduelles initiales. La seconde consiste à prévoir la durée de vie avec la prise en compte des contraintes résiduelles stabilisées après la relaxation. A chaque étape, les résultats numériques ont été comparés avec succès à ceux obtenus par les essais expérimentaux. Une méthode inverse de prévision de la taille de grain du matériau a été proposée et développéeThe work of this thesis deals with the analysis and the realization of a method to predict high cycle fatigue life, as well as a method to optimize the fatigue behavior of three-dimensional structures with presentation of the residual stresses, under periodical multi-axial solicitations using the generally studied fatigue criteria. The boundary element method has been applied successfully in the fatigue life calculation. It has many advantages in certain cases, especially for fatigue problem, because the fissures and the ruptures take place often at the surface of the structures. Its efficiency and practicality have been shown by many numerical examples. A new theoretical study has been down about the phenomena of rephasage for out-of-phase combined loading. After a detailed discussion on its mechanism, a method based on experimental results has been proposed and developed. Several examples have been calculated and their results indicate that the method of rephasage is useful and safety. A complete approach has been developed and realized about the prediction of fatigue life with taken into account the relaxation of the residual stresses. This approach can be devised into two stages. Firstly, the relaxation of initial residual stresses, determined by the experiments, has been simulated. Secondly, the fatigue life has been calculated with taken into account the stabilized residual stresses after the relaxation. For every step, the numerical results have been compared successfully with measurement results. A reverse method to predict the grain size of materiel has been proposed and developed
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Kim, Hyun-Cheol. "Distribution des charges et des contraintes dans les engrenages cylindriques avec voile : Simulation numérique par la Méthode des Prismes Finis." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0045.
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La conception des engrenages repose sur plusieurs niveaux de définition géométrique et mécanique. Un niveau global fixe l'architecture des engrenages (paramètres géométriques, existence d'un voile et définition d'une jante). Un niveau local précise les profils de denture, les répartitions de charge et de pression instantanées pour aboutir ensuite à la définition des contraintes et à la résistance des matériaux. Naturellement, la définition des deux niveaux n'est pas séparée puisque les interactions de comportement entre l'architecture des engrenages et les engrènements de denture sont grandes. Le but de cette thèse était de réaliser un outil de simulation du comportement des engrenages en vue de leur conception. La méthode des Prismes Finis a été utilisée et adaptée pour : tenir compte de l'influence des voiles et jantes, et pour calculer la répartition des charges instantanées ainsi que les contraintes tridimensionnelles en pied de dents. Les outils mis au point ont ensuite été validés au cours d'une expérimentation détaillée sur un dispositif d'essais utilisé dans le cas d'un engrenage hélicoïdal. Les résultats ont fait apparaître des influences globales de voile, jante, désalignements, … et des influences locales d'erreur de profil, de pas, … L’outil original de calcul a ensuite été utilisé de manière systématique pour définir des tendances de variation des contraintes en pied de dent en fonction de l'épaisseur des jantes et de la position des voiles. Une formule a ainsi été proposée pour la conception initiale des engrenages cylindriques extérieurs à dentures droitesThe design of gears in based on several geometrical and mechanical definition levels. A global level fixes the gears structure geometrical (web and rim definitions), parameters. A local level describes the tooth profiles, instantaneous load and pressure distributions. Finally, the stresses in the tooth feet are obtained. Obviously, the two levels are tied. Interactions between gears design and tooth meshing are large. The goal of this thesis was to realize a numerical simulation tool of gear behaviour in order to design them. The Finite Prism method has been used and fitted in order to take into account web and rim influences, and to define instantaneous load and pressure distributions, 3D stresses in roots of the teeth. The simulation tool have been then verified during a precise experimentation on a test rig in case of helical gears. Results analysis have shown global influences of web, rim, misalignments and local influences of profile and pitch errors. The original calculation tool has been then systematically used in order to define trends of rim thickness, position and thickness of the web, on the stresses variations. Thus, a formula has been proposed, a useful tool for the initial design of external cylindrical spur gears
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Foudrinier, Emmanuel. "Etude numérique et expérimentale du procédé d'extrusion de pâtes argileuses." Paris, ENMP, 2007. http://www.theses.fr/2007ENMP1453.
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Gobeau, Jean-François. "Etude expérimentale et simulation numérique 3D par éléments finis de l'écoulement dans les filières d'extrusion de profilés PVC." Paris, ENMP, 1996. http://www.theses.fr/1996ENMP0790.
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La conception des filières de profiles est un problème complexe. Une des principales difficultés consiste a equilibrer la filière, de facon que chaque zone du profile ait la meme vitesse moyenne a la sortie de l'outillage. Dans cette etude, une modelisation thermomecanique 3d de l'ecoulement dans les filieres est proposee. Le probleme de stokes et les equations de la thermique sont discretises par elements finis a l'aide de la methode standard de galerkin. La resolution s'effectue en utilisant une methode iterative de type residu minimal. Les calculs portent sur un maillage anisotrope des filieres, constitue d'elements etires dans la direction d'ecoulement au niveau des zones de faible epaisseur. Il en resulte une minimisation du nombre de noeuds et une reduction du cout des calculs. La combinaison de ces differentes techniques permet de realiser des simulations dans deux geometries industrielles de filieres. Les resultats numeriques sont compares avec des mesures sur lignes d'extrusion instrumentees. La confrontation porte sur deux formulations pvc differentes, caracterisees prealablement par rheometrie capillaire. Le calcul permet de rendre compte qualitativement de la distribution experimentale des vitesses en sortie de filiere. D'un point de vue quantitatif, elle accentue le desequilibre observe, ce qui peut etre attribue a la meconnaissance des conditions aux limites en temperature et a la non prise en compte du glissement en paroi du pvc.
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Roth, Sébastien. "Modélisation numérique de la tête de l'enfant par la méthode des éléments finis : application à la biomécanique des chocs." Strasbourg 1, 2007. http://www.theses.fr/2007STR13233.
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Laurent, Henry. "Approche micromécanique de l'os cortical : mesures de champs et simulation numérique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2006. http://www.theses.fr/2006ECAP1068.
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Ce travail vise à mieux comprendre le comportement mécanique de la microstructure de l’os cortical. L’objectif principal est la mise au point d’un modèle du comportement mécanique de la microstructure de l’os cortical. Des essais mécaniques à différentes échelles ont été réalisés. Des essais de compression monotone, durant lesquels nous étudions la localisation de la de��formation dans les ostéons (corrélation d'images). Nous montrons que le contenu minéral ne donne qu'une information très partielle sur la localisation de la déformation. Il n'en va pas de même pour l'hétérogénéité de propriétés élastiques locales mesurées par nanoindentation, qui peuvent être reliées directement à léhétérogénéité locale de minéralisation. Egalement, des essais de relaxation avec un suivit de la topographie montrent que le déplacement ostéon/matrice est d'un ordre de grandeur supérieur au déplacement interlamélaire. Un modèle éléments finis a ensuite été réalisé. Il prend en compte la morphologie des ostéons, ainsi que l'hétérogénéité de contenu minéral. Des conditions aux limites expérimentales sont utilisées. Une approche inverse est mise en œuvre pour identifier l'hétérogénéité de propriétés élastiques dans la microstructure, en comparant les champs de déformation calculés et mesurés. Nous montrons que l'hétérogénéité de minéralisation induit des concentrations de contrainte dans certains ostéons. L'hétérogénéité de propriétés élastiques est donc un paramètre important à prendre en compte dans de futures modélisations et qui pourrait contribuer à expliquer l'augmentation de fragilité osseuse avec l'âge, en raison de modification dans le processus de remodelageThis work aims to bring new insight in the mechanical behaviour of cortical bone. The main aim is to develop a model of the mechanical behaviour of cortical tissue, using experimental results. Some mechanical tests are conducted. First, the localization of the strain during compression tests was obtained with digital image correlation. We show that the strain is heterogeneous and poorly related to local mineral content. Then, using nanoindentation measurements, we show that the heterogeneity of local Young's modulus is mainly related to the heterogeneity of mineral content. Also, some relaxation test are performed: the out of plane displacement field is monitored. We show that the relative displacement osteon/matrix is one order of magnitude more than the inter-lamellar movement. A finite element model is also developed. It takes into account the heterogeneity of mineral content and the shape of osteons. The computed strain field is compared to the experimental one, and the heterogeneity of elastic properties is identified with an inverse method. We show that the heterogeneity of elastic properties results in some specific stress concentration inside the tissue. This heterogeneity should thus be taken into account in future models, and it could contribute to rise in bone fragility with elderly due to modification in remodeling process
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Paroissien, Simon. "Simulation numérique d’un assemblage métal / composite thermoplastique par CMT pins." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016ECDN0001/document.
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Une méthode est proposée pour la modélisation d’unassemblage multimatériaux innovant visant des applicationsdans l’allègement structurel des véhicules. Dans cetassemblage une partie composite thermoplastique, est fixée àune plaque acier texturée par la technologie CMT pins.L’interface est particulièrement complexe et non linéaire : unereprésentation fine du comportement local serait extrêmementpénalisante en temps de calcul. Dans cette optique il a étéchoisi d’orienter la méthodologie vers une modélisation la plussimple possible tout en conservant de bons résultats globaux.Pour ce faire, en s’inspirant de l’état de l’art existant sur lesmultimatériaux, une campagne expérimentale a été menée surdes éprouvettes longitudinales à double recouvrement afin decaractériser cette interface. Une fois les mécanismes locauxinvestigués, deux modèles sont proposés. Le premiernumérique basé sur la méthode des éléments finis etl’introduction d’éléments cohésifs nous permet de valider leshypothèses de modélisation tout en quantifiant la répartitiondes efforts entre les picots. Le deuxième se base sur le calcullocal d’un Volume Élémentaire Représentatif pour établiranalytiquement la loi de comportement de l’interface. Cette loiest ensuite introduite sous la forme d’un ressort non linéaire ausein d’un modèle numérique simplifié de l’éprouvette. Pourfinir ces approches sont appliquées au cas d’étude industriel etles résultats sont validés par une deuxième campagneexpérimentaleA method is proposed to simulate an innovative multimaterialassembly which has applications in structural lightweight forvehicles. In this assembly, a thermoplastic composite part isfixed on a steel plate, textured by the CMT pins technology.This is an especially complex and nonlinear interface: a finerepresentation of local behaviour would be extremely costlyfor calculation. So, it has been chosen to investigate a model assimple as possible which still demonstrates accurate globalresults.An experimental campaign on double lap shear specimen,inspired by existing state of the art on multimaterial has beenset up to characterize this interface. Once local mechanismshave been understood, two models are proposed and compared.The first is numerical and based on finite elements method andcohesive elements. It allows us to validate the modelhypotheses while describing the effort repartition between thepins. The second one is based on a Representative VolumeElement. It establishes analytically the behaviour law of theinterface. This law is then inserted inside a simplifiednumerical model of the specimen by means of a nonlinearspring. To conclude, these approaches are applied to theindustrial case of study and the result have been validated by asecond experimental campaign
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Delort, Thierry. "Résolution théorique et numérique de problèmes de diffraction électromagnétique en aéronautique." Aix-Marseille 3, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX30078.
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Ce memoire presente le developpement et l'utilisation de methodes numeriques pour etudier la diffraction electromagnetique par des corps conducteurs ou dielectriques, en dimension 2 ou 3. Dans la premiere partie, nous nous interessons a des calculs de ser sur des objets d'extension finie. La methode de reference est la methode integrale avec une resolution par elements finis de contour et notre travail a consiste a resoudre les points delicats rencontres lors du couplage de cette methode avec des modeles adaptes a diverses applications: approximation de l'impedance (milieux a fort indice), modelisation des sources de courant (hybridation) et methode de regularisation (haute frequence). Dans la deuxieme partie, nous abordons la diffraction sur des objets periodiques. Deux outils numeriques complementaires sont mis au point et valides: le premier met en uvre les elements finis de volume dans le domaine frequentiel (fem), le deuxieme s'appuie sur les differences finies dans le domaine temporel (fdtd). Pour illustrer l'interet de ces outils, nous traitons ensuite plusieurs applications: verification numerique d'une propriete de blaze generalisee des reseaux prevue par la theorie, optimisation d'une surface dichroique, analyse du comportement d'un materiau periodique anisotrope (nid d'abeilles), evaluation des proprietes de chiralite d'une matrice dopee avec des ressorts metalliques
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Denel, Bertrand. "Simulation numérique et couplage de modèles thermomécaniques puits-milieux poreux." Pau, 2004. http://www.theses.fr/2004PAUU3021.
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Afin d'interpréter les variations de température que l'on sait désormais mesurer de manière permanente dans les puits de pétrole, et ainsi de mieux caractériser les réservoirs, on développe une approche directe qui modélise finement le comportement dynamique et thermique des fluides en écoulement, tant dans le puits que dans le réservoir. On propose pour cela de coupler un modèle réservoir, notamment caractérisé par une équation de conservation de l'énergie non standard incluant les effets de dissipation visqueuse et de compressibilité, avec un nouveau modèle de puits pseudo 1D. L'originalité de ce dernier modèle consiste à dériver une approximation conforme d'un modèle 2D et ainsi à prendre en compte la direction privilégiée de l'écoulement et la géométrie particulière du puits, en explicitant la dépendance des inconnues dans la direction radiale. Pour chacun des modèles, la discrétisation des flux met en œuvre les éléments finis conservatifs de Raviart-Thomas, ce qui nous assure des conditions de raccord naturelles à l'interface. Une analyse des formulations mixtes alors obtenues montre que les problèmes semi-discrétisés sont bien posés, puis des résultats numériques sont présentés sur des cas d'étude réels. Enfin, une approche globale du couplage de nos deux modèles est exposéeIn order to interpret recorded temperatures in petroleum wellbores, and thus to better characterize reservoirs, we develop a direct model, coupling the wellbore and the reservoir at both dynamic and thermal levels. To reach this goal, we couple a reservoir model, notably including viscous dissipation and compressibility effect, with a new pseudo 1D model. The original aspect of the latter model is to derive a conform approximation from a 2D model and by this way, to take into account the privileged direction of the flow, as well as the particular geometry of the wellbore, by explicitly writing the dependency of the unknowns in the radial direction. For each model, the fluxes are approximated by conservative Raviart-Thomas elements, ensuring natural transmission conditions at the interface. An analysis of the resulting mixed formulations is carried out and the well-posedness of the semi-discretized problems is established. Then, numerical results including real study cases are presented. Finally, a global coupling approach of the two models is exposed
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Bendahmane, Mohamed. "Etude du comportement mécanique du bois avec nœuds : simulation numérique." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10626.
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On a etudie des pieces de pin maritime et de pin de douglas sous traction et flexion par une simulation numerique en utilisant l'analogie ecoulement-fibre et la methode des elements finis. On a pu quantifier le comportement mecanique et prevoir les efforts de rupture en bon accord avec les campagnes experimentales
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Touré, Inza. "Contribution à la simulation numérique par éléments finis de l'hydrodynamique des cuves agitées : application à l'étude des bioréacteurs." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0296.
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Notre objectif dans cette étude est de présenter les bioréacteurs, leurs modes d'agitations, et les principaux paramètres qui les caractérisent. Nous indiquerons les différentes opérations de fermentation: aérobies et anaérobies. Nous indiquerons les modalités de traitement des milieux de culture afin d'avoir une meilleure régulation des opérations de fermentation. Nous montrons les transferts de masse et les équations qui les gouvernent; puis nous ferons un large éventail des équations de bilans de la mécanique des fluides, tant en monophasique qu'en diphasique. Nous présenterons la résolution des équations de Navier-Stokes pour des fluides newtoniens visqueux incompressibles ou pseudo-plastiques. Nous traiterons le cas d'écoulements laminaires et turbulents dans les cuves agitées ; à l'aide d'une discrétisation en temps, par la méthode des pas fractionnaires ; et une discrétisation spatiale, fondée sur la méthode classique d'éléments finis de Galerkin, méthode généralement implantée dans les codes de calculs numériques. Le système linéaire sera résolu par la méthode du gradient conjuguée, la matrice étant préconditionnée par la méthode de factorisation de Choleski ; le maillage par éléments finis des cas industriels est réalisé à l'aide du code de calculs n3s développé par EDF. Nous effectuerons des maillages par volumes finis sur le calcul phoenics ; et en expliquerons quelques techniques; nous présenterons enfin quelques applications industrielles de la résolution des équations de Navier-Stokes par N3S
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Buffat, Marc. "Étude de la simulation numérique par une méthode d'éléments finis des écoulements internes subsoniques instationnaires bi et tridimensionnels." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10002.
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Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du développement de méthodes numériques pour simuler et étudier les écoulements internes subsoniques. L'approche utilisée tente aussi de montrer les liens qui existent entre la physique, l'analyse numérique et l'informatique lorsque l'on réalise des expériences numériques en mécanique des fluides. Dans le premier chapitre, on étudie une modélisation des écoulements internes subsoniques, basée sur une approximation de faible nombre de mach. Dans le second chapitre, on analyse différents schémas numériques d'intégration d'une équation de conservation scalaire. On montre en particulier que la résolution numérique précise d'un problème instationnaire nécessite des schémas en temps d'ordre 2 et des discrétisations spatiales par éléments finis précises. Dans le troisième chapitre, on développe une méthode numérique performante pour résoudre le système d'équations de conservation décrivant les écoulements interne subsoniques. Cette méthode numérique utilise des schémas en temps semi-implicite d'ordre 1 ou implicite d'ordre 2, une approximation par éléments finis p1/iso p2 et un algorithme de résidu minimal pré-conditionné de type Uzawa pour résoudre le problème de Lagrange variationnel. Dans le chapitre suivant on analyse les techniques mises en œuvre pour implanter et optimiser cette méthode numérique. Dans le dernier chapitre, on étudie l'écoulement dans un canal autour d'une rangée périodique de cylindres. Grâce à la simulation numérique on a caractérisé les premières instabilités qui apparaissent, et on a mis en évidence un couplage entre une instabilité principale de canal (de type Tolmien-Schliechting) avec une instabilité de sillage (de type allée de Karman)