Добірка наукової літератури з теми "Navires – Dommages dus aux collisions"

Cette thèse traite du développementde méthodes analytiques pour l’analyse de laréponse aux collisions de navires d’éoliennesoffshores tubulaires telles que les monopieux etles flotteurs de type Spar, en considérant lesdéformations non seulement plastiques maisaussi élastiques, ceci afin de traiter des impactsà faible et à haute énergies.Le travail de recherche s’articule en deuxparties. La première concerne la réponse àl’impact d’éoliennes classiques tubulaires endéformation élastoplastique quasi-statique. Unalgorithme « pas à pas » est développé sur labase de formulations théoriques puisimplémenté dans un solveur permettant deprédire le processus de déformation complet del'éolienne.Dans la seconde partie, la réponse dynamiqueélastique d’un monopieu impacté par un navireest étudiée. Une méthode basée sur desmatrices de transfert est développée pourquantifier la réponse de l'éolienne à une chargeimpulsionnelle donnée et en particulierl'accélération vue par la nacelle.Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre duprojet de recherche ColFOWT, qui vise àdévelopper un outil complet et rapide d'analysede collisions navire-éolienne offshore. L'outilpermettra à terme de modéliser le processusde transfert d'énergie multi-mécanismes qui alieu lors d'une collision de navire, y compris lesmodes de déformation locaux et globaux ainsique l’effet des chargements hydrodynamiqueset des lignes d’ancrage
This thesis focuses on thedevelopment of simplified methodologies toassess the ship collision response of offshorewind turbines (OWT) supported by standalonetubular members such as monopiles and sparfloaters, with the inclusion of elasticcontributions, and the capability to address bothlow and high-energy impactsThe research is divided into two parts. The firstpart concerns the quasi-static elasto-plasticimpact response of typical OWTs. A timesteppingalgorithm was developed based ontheoretical formulations and implemented in astructural solver that is capable of predicting theOWT’s complete deformation process.The second part examines the dynamic elasticresponse of a monopile to a ship impact. Asimplified two-step framework based ontransfer matrices was developed to assess theresponse of the OWT to a given collision load,in particular the RNA acceleration.This thesis was conducted in the framework ofthe ColFOWT project, which aims to develop acomprehensive and rapid assessment tool forship-OWT collisions. The tool will be capable ofmodelling the multi-mechanism energy transferprocess that takes place during a collisionevent, including local and global deformationmechanisms, hydrodynamic effects, andmooring response

L'approche globale basée sur les modèles multi-corps est un outil simplifié de dimensionnement au choc des composants structuraux à parois minces approprié en phase de pré-conception. L'utilisation de cet outil reste réservée aux spécialistes du fait des caractéristiques à introduire au niveau des ressorts non-linéaires, et du positionnement des différents joints de déformations. Les modèles cinématiques permettent d'obtenir efficacement les caractéristiques effort/déplacement et moment/angle alimentant les ressorts non-linéaires d'un modèle simplifié. Nous montrons que l'introduction des poutres élasto-plastiques dans les approches simplifiées apporte un bénéfice en terme de flexibilité structurelle et permet d'éviter les pics de verrouillage rencontrés avec les modèles corps-rigides. Les développements relatifs à un élément de localisation, couplant la phase de pre-effondrement d'une poutre élasto-plastique avec la phase de post-effondrement analytique, sont présentés et validés
The global approach based on multibody systems is a simplified tool for the dimensioning to shock of thin-walled frame components which is appropriate during the pre-design stage. This particular tool is still meant for specialists by its specific characteristics to be used for the non-linear spring elements, and also by a judicious way of positioning the deformation joints. Kinematic models allow to obtain efficiently force/displacement and moment/angle characteristics needed to implement the non-linear springs of a simplified model. We then show that the use of elastic-plastic beams in this type of simplified approach brings a new dimension in terms of structural flexibility. It also avoids locking peak problems which can be encountered in models made up of rigid bodies only. The development of a new collapse beam element which couples the integration of the classical elastic-plastic beam element pre-collapse phase with the analytic post-collapse phase, is presented and validated

En phase de vol, les pales d’hélicoptère, structures en matériaux composites dont le revêtement est un stratifié hybride composé de deux plis tissés carbone/époxy et un pli tissé verre/époxy, peuvent être sujettes à des impacts. Cela génère des dommages de types fissurations matricielles, ruptures de fibres et délaminages. La propagation de ces dommages au cours du vol peut s’avérer désastreuse pour la sécurité des passagers. Cette thèse a pour objectifs d’identifier les mécanismes d’endommagement mis en jeu au cours de la propagation du dommage post-impact et de développer un modèle fiable capable de les prédire. La première étape de ce travail a été de mettre en évidence, de manière expérimentale, le scénario de propagation du dommage post-impact en traction quasi-statique et fatigue dans deux stratifications hybrides tissées couramment utilisées comme revêtement de pale d’hélicoptère. La taille du dommage initial, la stratification utilisée ainsi que le type de chargement (quasi-statique ou fatigue) ont une influence sur le scénario obtenu. La seconde étape a été d’adapter l’approche semi-continue, développée par P. Navarro et F. Pascal pour l’impact sur stratifiés tissés, aux sollicitations de traction quasi-statique et fatigue post-impact. Pour cela, des développements, basés sur les observations expérimentales, ont été implémentés, tels qu’un critère de rupture en compression des fibres et une loi d’endommagement de la résine en cisaillement permettant de représenter différents types d’endommagement matriciel. Une stratégie de simulation de la fatigue post-impact a également été mise en place. Le modèle a ensuite été confronté aux différents essais réalisés. Les résultats ont enfin été analysés afin d’apporter une meilleure compréhension des phénomènes de propagation du dommage dans les revêtements hybrides tissés
Helicopter blades, that are composite structures, can be subject to impacts in flight or at ground. That leads to matrix crackings, fibers breakages and delaminations in the skin of the blade, which is usually made up of three woven plies of carbon/epoxy and glass/epoxy. The damage propagation in flight can be disastrous for the helicopter return and the passenger’s safety. This study aims to identify the damage mechanisms involved in the post-impact damage propagation and to develop a reliable post-impact modelling capable of predict them. The first step of this work was to highlight, with several experimental tests, the post-impact damage propagation scenario in quasi-static and fatigue tension for two hybrid woven laminates commonly used for the skins of helicopter blade. The initial damage size, the stacking sequence and the loading (quasi-static or fatigue) have an influence on the scenario observed. The second step was to adapt the semi-continuous approach, developed by P. Navarro and F. Pascal for impact on woven laminates, to quasi-static and fatigue tensile loadings. For this purpose, developments, based on the experimental observations, have been implemented, such as a compressive break criterion for the fibers and a damaging law in shear able to represent different types of matrix damaging. A strategy of post-impact fatigue simulation has also been implemented. Then, the modelling was compared to the experimental tests performed previously. Finally, the results have been analyzed in order to give a better understanding of the phenomena of post-impact damage propagation in the woven hybrid skins

Cette thèse est une étude de la fragmentation en phase gazeuse de molécules d'intérêt biologique soumises à des collisions avec des ions multichargés de basse énergie (énergie cinétique de quelques keV) et des atomes alcalins ou de gaz rare. L'objectif est d'étudier les processus physique qui conduisent à la dissociation de ces systèmes soumis à une excitation électronique intense. Afin de mettre en évidence lespropriétés intrinsèques de certaines biomolécules (porphyrines et acides aminés), des expériences sur des systèmes isolés ont été effectuées. Les résultats obtenus rendent compte de la grande stabilité des porphyrines lors de l'arrachement ou de l'attachement d'électrons. La dépendance des voies de fragmentation induite par les ions multichargés en fonction de l'isomérie de l'alanine a été démontrée. Dans un second temps, la prise en compte d'un environnement modèle autour des biomolécules à mis en évidence l'apparition ou la modification des voies de dissociation provoquée par la présence d'autres molécules biologiques (agrégats de bases nucléiques) ou de molécules de solvant (eau, méthanol, acétonitrile) autour de la biomolécule étudiée. Enfin dans le but de poursuivre ces études avec des systèmes de plus grande taille, un nouveau dispositif expérimental, développé durant la thèse et basé sur une source electrospray et un quadripôle de sélection en masse, est présenté. Les tests réalisés avec ce dispositif et les améliorations proposées permettent d'envisager, à l'avenir, des études sur la dynamique de fragmentation de grands systèmes biomoléculaires chargés et hydratés provoquée par des ions multichargés de basse énergie.

Chez Renault, pour réaliser les études amont, les équipes en charge de la prestation du choc automobile disposent de modèles très simples leur permettant de pré-dimensionner le véhicule. Aujourd'hui, ils sont construits à partir du comportement d'un ou quelques véhicules de référence. Ils sont fonctionnels et permettent le dimensionnement. Mais à présent, l'entreprise souhaite construire ses modèles amont en s'appuyant sur l'ensemble de ses véhicules. En d'autres termes, elle souhaite disposer d'une méthode d'analyse automatique de simulations de crashtests afin de capitaliser leurs résultats dans une base de données de modèles simplifiés.Pour répondre à cet objectif, nous développons une méthode permettant d'extraire des simulations de crashtests les données nécessaires à la construction d'un modèle multi-corps de substitution : CrashScan. Le processus d'analyse implémenté dans CrashScan se résume en trois étapes majeures.La première consiste à identifier l'ensemble des zones peu déformées sur une simulation de crashtest. Cela nous permet de dresser le graphe topologique du futur modèle de substitution. La seconde étape est une analyse des cinématiques relatives entre les portions peu déformées : les directions principales et les modes de déformation (e.g. compression, flexion) sont identifiés en analysant le mouvement relatif. La dernière étape consiste à analyser les efforts et les moments situés entre les zones peu déformées dans les repères associés aux directions principales des déformations en fonction des déformations. Cela nous permet d'identifier des modèles hystérétiques de Bouc-Wen équivalents. Ces modèles disposent de trois paramètres utiles dans notre cas : une raideur, un effort seuil avant plastification et une pente d'écrouissage. Ces paramètres peuvent être utilisés directement par les experts des études amont.Enfin, nous construisons les modèles multi-corps de substitution pour trois cas d'étude différents. Nous les comparons alors à leur référence sur les résultats qu'ils fournissent pour les critères utilisés en amont : les modèles générés par CrashScan semblent apporter la précision et la fidélité nécessaires pour être utilisés en amont du développement automobile.Pour poursuivre ces travaux de recherche et aboutir à une solution industrielle, il reste néanmoins des verrous à lever dont les principaux sont la synthèse d'un mouvement quelconque en six mouvements élémentaires et la synthèse multi-corps sur des éléments autres que des poutres
At Renault, to fulfill upstream studies, teams in charge of crashworthiness use very simple models to pre-size the vehicle. Today, these models are built from the physical behavior of only one or some reference vehicles. They work and allow to size the project. But today, the company wishes to build its upstream models using all its vehicles. In other words, it wishes to get an automatic method to analyze crashtests simulations to capitalize their results in a database of simplified models.To meet this goal, we decide to use the multi-body model theory. We develop a method to analyze crashtests simulations in order to extract the data required to build a surrogate multi-body model : CrashScan. The analysis process implemented in CrashScan can be split into three major steps.The first one allows to identify the low deformed zones on a crashtest simulation. Then, we can build the topological graph of the future surrogate model. The second step is to analyze the relative kinematics between the low deformed zones : major directions and deformation modes (e.g. crushing or bending) are identified analysing relative movements. The last step is to analyze strengths and moments located between the low deformed zones, viewed in the frames associated to the major directions of deformations in function of the deformations. This allows us to identify equivalent Bouc-Wen hysteretic models. These models have three parameters that we can use : a stiffness, a threshold strength before plastification and a strain of hardening. These parameters can directly be used by upstream studies experts.Finally, we build multi-body models for three different use case. We compare them to their reference over the results they produce for the upstream criteria : models generated with CrashScan seems to grant the precision and the fidelity required to be used during automotive development's upstream phases.To continue this research work and get an industrial solution, there are still some locks to lift, the main ones are : synthesis of any movement into six elementary ones and multi-body synthesis on elements other than beams

Cette étude aborde le problème de l’aggravation du risque de fractures de côtes chez les automobilistesâgés en choc frontal. L’analyse de la bibliographie fait ressortir que les moyens actuels d’évaluationdu risque de fractures ne permettent pas de prendre en compte les différences anatomiques et depropriétés mécaniques du thorax observées chez les personnes âgées. Les modèles éléments finis (EF)personnalisés du corps humain offrent un grand potentiel en tant qu’outil avancé d’évaluation durisque de blessures. Toutefois, des données expérimentales sont nécessaires pour valider ces modèlesdans des conditions réalistes. De plus, le choix du niveau de personnalisation et la sensibilité de laréponse du modèle à celle-ci doivent être évaluées.Des expérimentations in vivo menés sur des volontaires ceinturés en choc léger, de différents âges etanthropométries, ont été réalisées. Ces tests ont permis d’étudier l’influence de l’âge et de lacorpulence sur la réponse mécanique du thorax et ont permis l’obtention de corridors nécessaires à lavalidation de modèles EF personnalisés. La géométrie du modèle numérique THUMS a été adaptée àcelle des volontaires et les propriétés mécaniques du thorax ont été modifiées au vu du vieillissementpour effectuer une analyse similaire dans le domaine lésionnel. Les simulations numériques ont mis enévidence un risque accru de fracture de côtes pour certains modèles personnalisés.Cette étude devrait permettre de mieux estimer le risque de blessure pour les automobilistesvulnérables. Elle devrait contribuer ainsi à promouvoir les modèles personnalisés du corps humaincomme outil avancé d’évaluation du risque de blessures
This study deals with the topic of increased risk of rib fractures among elderly drivers infrontal impact. The analysis of the literature reveals that actual thorax injury assessment tools do nottake into account for the differences in anatomical features and biological material properties observedbetween adults and elderly. Personalized human body finite element (FE) models have great potentialas improved thorax injury assessment tools. However, experimental data are needed to validate thesemodels under real-world conditions. In addition, the choice of the level of personalization of the modeland the sensibility of the model response to this personalization must be assessed to predict thoracicinjury risk.In vivo sled tests were performed on belted volunteers of various anthropometries and age. These testswere used to assess the influence of age and corpulence on thorax mechanical response and allowed toobtain corridor responses needed to validate personalized FE models. The geometry of the FE modelTHUMS was adapted to the volunteers and the thorax material properties were modified consideringaging to carry out a similar analysis in the injurious domain. Numerical simulations highlighted anincreased risk of rib fractures for specific personalized models.This study should help to better estimate the injury risk for car occupants. It should contribute topromote personalized human body models as attractive thorax injury assessment tool ofvulnerable individuals

Le travail présenté a pour objectif la prédiction numérique de la résistance résiduellede grandes structures vis-à-vis d’évènements accidentels, tels que ceux rencontrés p.ex. dans le cas de la collision de navires ou d’impact d’oiseaux en aéronautique. Cesévènements peuvent dans certain cas conduire à la rupture, qui est ici considéréeductile. La difficulté de cette étude, consiste à reproduire dans une méthodologieunifiée basée sur la méthode des éléments finis les étapes successives menant àla ruine ultime de la structure. Ces étapes sont : l’endommagement ductile, lalocalisation de la déformation et la propagation de la fissure. Un élément essentiel pour la conception d’un modèle de fissuration ductile prédictif est le traitement numérique de la phase transitoire critique de localisation de la déformation induite par l’endommagement dans une bande de matière étroite.A cet effet, trois points de vue différents en termes de champ de déplacement àtravers la bande de localisation sont proposés. Ces trois approches se distinguentpar le type de discontinuité considérée : forte, faible et régularisée (expression nonlinéaire). Un cadre variationnel consistant est élaboré pour chacune des trois approches.Ainsi la cinématique enrichie est incorporée dans la formulation de l’élément fini enutilisant la méthode des éléments finis enrichis (X-FEM). Puis, la performance deces méthodes est évaluée vis-à-vis de leur capacité à modéliser la phase transitoireentre endommagement diffus (mécanique des milieux continus) et propagation defissure (mécanique de la rupture). Ces travaux sont réalisés dans le contexte dematériaux ductiles. D’après les analyses réalisées, la combinaison du modèle de ’discontinuité fortecohésive’ et la X-FEM semble être la plus prometteuse des trois approches étudiéespour allier physique et numérique. Le développement d’un tel modèle est discutéen détail. Enfin, deux critères supplémentaires sont définis : le premier pour lepassage de l’endommagement diffus au modèle de bande cohésive et un deuxièmepour le passage du modèle de bande cohésive à la rupture
The present work aims at numerically predicting the current residual strengthof large engineering structures made of ductile metals regarding accidental events,e.g. ships collision or bird strike in aviation, which may potentially lead to failure.With this aim in view, the challenge consists in reproducing within a unified finiteelement (FE)-based methodology the successive steps of micro-voiding-induceddamage, strain localization and crack propagation, if any.A key ingredient for a predictive ductile fracture model is the proper numericaltreatment of the critical transition phase of damage-induced strain localizationinside a narrow band. For this purpose, three different viewpoints in terms ofdisplacement field across the localization band are proposed involving a strong,weak and (non-linearly) regularized discontinuity, respectively.A consistent variational framework is elaborated for each of the three methods,whereby the enriched kinematics is embedded into the FE formulation using theeXtended FEM. Then, within a comparative procedure, the performance of thesemethods is assessed regarding their ability of modeling the transition phase betweendiffuse damage (continuum mechanics framework) and crack propagation (fracturemechanics framework), always in the context of ductile materials.According to the aforementioned analyses, the combination of the strong discontinuitycohesive model and the X-FEM appears to be the most promising of thethree studied approaches to bring together physics and numerics. The developmentof such a model is discussed in detail. Finally, two supplementary criteria aredefined: the first one for the passage from diffuse damage to the cohesive bandmodel and the second one for the passage from the cohesive band model to thecrack

Research on road safety has been of great interest to engineers and planners for decades. Regardless of modeling techniques, a serious factor of inaccuracy - in most past studies - has been data aggregation. Nowadays, most freeways are equipped with continuous surveillance systems making disaggregate traffic data readily available ; these have been used in few studies. In this context, the main objective of this dissertation is to capitalize highway traffic data collected on a real-time basis at the moment of accident occurrence in order to expand previous road safety work and to highlight potential further applications. To this end, we first examine the effects of various traffic parameters on type of road crash as well as on the injury level sustained by vehicle occupants involved in accidents, while controlling for environmental and geometric factors. Probit models are specified on 4-years of data from the A4-A86 highway section in the Ile-de -France region, France. Empirical findings indicate that crash type can almost exclusively be defined by the prevailing traffic conditions shortly before its occurrence. Increased traffic volume is found to have a consistently positive effect on severity, while speed has a differential effect on severity depending on flow conditions. We then establish a conceptual framework for incident management applications using real-time traffic data on urban freeways. We use dissertation previous findings to explore potential implications towards incident propensity detection and enhanced management