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Dissertations / Theses on the topic 'Craie – Fluage – Modèles mathématiques'
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Xie, Shouyi. "Contribution à l'étude du comportement mécanique d'une roche poreuse." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2005/50376-2005-Xie.pdf.
Full textAbstract:
Dans ce travail, une série d'essais mécaniques a été effectuée. Les observations expérimentales ont mis en évidence deux mécanismes de déformation plastique. Il s'agit des déformations plastiques de " pore collapse " et des déformations plastiques au cisaillement. En se basant sur les résultats expérimentaux, nous avons proposé un nouveau modèle 'élastoplastique, qui tient compte de ces deux mécanismes plastiques liés à la microstructure de la craie poreuse. Les influences de l'interaction de l'eau sur le comportement mécanique de la craie ont été étudiées. A l'échelle macroscopique, le module élastique et les paramètres plastiques, tant pour le mécanisme " pore collapse " que pour le mécanisme de cisaillement, sont exprimés comme des fonctions du degré de saturation en eau. La déformation de fluage a été également incorporée dans le modèle de comportement " unifié ", elle a été considérée comme la conséquence macroscopique de la destruction progressive des surfaces de contact du solide cimentées entre les grains. Rappelons que le module élastique et les propriétés plastiques sont affectés par le processus de dissolution. De plus, le comportement mécanique non drainé de la craie a été étudié. Pour valider notre modèle de comportement, plusieurs simulations ont été effectuées, elles ont été comparées avec les données expérimentales pour diverses conditions de contraintes sur les échantillons saturés en huile et en eau en condition drainée ou non drainée. Nous avons montré que le modèle proposé est capable de décrire correctement les caractéristiques principales du comportement mécanique de la craie et les influences d'interaction-de l eau
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Shao, Jianfu. "Etude du comportement d'une craie blanche très poreuse et modélisation." Lille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LIL10125.
Full textAbstract:
On étudie le comportement mécanique d'une craie blanche très poreuse et on en propose une modélisation. On se limite aux sollicitations statiques et quasi-monotones à pression hydrostatique moyenne et élevée. Les lois de comportement de la craie et les paramètres introduits dans le modèle sont déterminés à partir d'essais de compression isotrope et triaxiale de révolution jusqu'à des pressions de confinement de 50 MPa. Des essais de sollicitations proportionnelles et triaxiales d'extension latérale sont réalisés puis simulés à l'aide du modèle. On utilise un programme de calcul par la méthode des éléments finis pour étudier le comportement de la craie
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Pecqueur, Guillaume. "Étude expérimentale et modélisation du comportement d'une craie et d'un grès en torsion." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10189.
Full textAbstract:
L'appareillage de torsion-compression développé à l'École des Mines de Douai permet d'étudier la validité des lois de comportement sous des chemins de sollicitation avec rotation d'axes. Les chemins de contraintes développés consistent en une compression hydrostatique ou déviatorique avant l'application de l'effort de torsion. Ces essais ont été réalisés en condition drainée sur une craie blanche du Nord de la France et un grès des Vosges. Les résultats obtenus ont montré l'influence de la pression hydrostatique et déviatorique sur le comportement de ces deux géomatériaux en torsion. Notamment, on a pu observer un phénomène de localisation de la craie en torsion. La simulation des essais a été effectuée à l'aide du modèle de Lade pour la craie et du modèle de Dragon pour le grès. Dans une première phase, les paramètres de ces modèles ont été déterminés à partir des essais triaxiaux classiques. Une validation a été effectuée sous des chemins de type proportionnel. La modélisation sous des chemins avec rotation d'axes a été réalisée par la méthode des éléments finis en intégrant la dérivée objective de Jaumann. Les résultats obtenus montrent une bonne validité de ces deux modèles sous des chemins de sollicitation avec rotation d'axes.
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Déchoux, Véronique. "Utilisation du fluage dans une modélisation du manteau sub océanique." Nancy 1, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10331.
Full textAbstract:
Modèle basé sur l'étude classique de la contraction thermique des matériaux chauds introduits dans la zone axiale des dorsales médio-classiques, et de l'extrapolation des lois établies en laboratoire du fluage de l'olivine. Les courbes théoriques obtenues pour le flux de chaleur à la surface de l'anomalie topographique présentent les mêmes relations avec la racine carrée de l'âge de la croûte que les observations expérimentales. Le choix de la température de l'isotherme et sa profondeur influe sur le flux de chaleur dans la zone axiale et sur l'anomalie topographique aux grands âges.
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Berthollet, Amandine. "Contribution à la modélisation du béton vis-à-vis du vieillissement et de la durabilité : interaction des déformations de fluage et du comportement non-linéaire du matériau." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0051/these.pdf.
Full textAbstract:
Les structures en béton peuvent présenter un état de fissuration croissant avec le vieillissement. Cette pathologie est inhérente à l'interaction mécanique des déformations de fluage et du comportement non-linéaire du matériau. Pour comprendre le processus engagé, la cinétique de fluage tertiaire et les caractéristiques de la fissuration sont étudiées en s'appuyant sur le comportement du béton soumis à l'effet de vitesse et sur la résistance intrinsèque/minimale du matériau obtenue à très faibles vitesse de chargement. La thèse propose une modélisation de l'interaction avec une loi viscoélastique - viscoplastique basée sur le schéma de DUVAUT - LIONS. Le couplage de la viscoélasticité avec la plasticité et l'introduction du paramètre fondamental de résistance intrinsèque constitue l'originalité du travail. La validation du modèle s'appuie sur des essais de compression de traction et de flexion et conclut sur la capacité à reproduire la fluage tertiaire et la progression des fissuresConcrete structures can be exhibit a growth of the cracking state during aging. This pathology is inherent in the mechanical interaction between creep strains and non-linear behavior of the material. To understand this process, both tertiary creep kinetic and cracking characteristics are studied considering both the rate effect affected the concrete behavior and, the intrinsic or minimal strength of the material which, is reached at low loading rate. This thesis proposes a modeling for this interaction by way of a viscoelastic - viscoplastic rheological law based on DUVAUT- LIONS schema. A viscoelasticity- plasticity coupling and the introduction of the intrinsic strength as a fundamental parameter, bring the key idea of the modeling. Then, compressive, tensile and bending experimental tests are compared with numerical results to validate the constitutive relations and prove the performance of the model to reproduce the tertiary creep kinetic and the time - dependant crack evolution
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Lagardère, Émeric. "Comportement au fluage de structures sandwich thermoplastiques." Lille 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LIL10156.
Full textAbstract:
L'objectif est d'étudier le fluage de composites comêlés verre/polypropylène unidirectionnels et orthogonaux et d'établir les bases de prévision du comportement à long terme (déformation et rupture) de pièces industrielles tubulaires en composites thermoplastiques à structure sandwich particulière, associant âme en composite polypropylène renforcé de fibres de verre continues et peaux en polypropylène et réalisées par un procédé d'extrusion-enroulement. Deux approches, basées sur les méthodes classiques de mécanique des composites, ont été mises en oeuvre. La première prend en compte le comportement viscoélastique linéaire des différents matériaux constitutifs et a nécessité la détermination expérimentale des modules de fluage et des courbes de durées de vie des constituants de base du sandwich (âme composite, peau thermoplastique) sur des durées relativement longues de six mois à un an. La seconde est basée sur la modélisation des déformations en fluage des constituants élémentaires du sandwich et a requis l'identification sur la base d'essais de fluage et fluage-recouvrance d'un à cinq jours des paramètres de diverses lois décrivant un comportement viscoélastique linéaire ou non-linéaire, voire viscoplastique : modèles de Burgers (viscoélasticité + viscoplasticité linéaires), Findley (viscoélasticité non-linéaire) et Schapery combiné à Zapas-Crissman (viscoélasticité non-linéaire + viscoplasticité). La pertinence et le domaine d'utilisation de ces deux approches ont été validés par des essais sur structures industrielles modèles pour des cas de chargement sous pression interne particuliers (absence d'effets de fond) proches de ceux rencontrés en serviceThis work aims at investigating the creep behaviour of commingled yarn glass/polypropylene unidirectional and cross-ply composites and at predicting the long term behaviour (creep deformation and failure) of tubular industrial parts made of a peculiar sandwich structure (association of a glass/polypropylene composite core with two neat polypropylene skins) and manufactured by the extrusion-winding process. Two ways have been considered to reach this goal, both based on the well-established laminate theory. The first approach takes into account the linear viscoelastic behaviour of the skin and core materials. It has required the determination of the materials creep moduli and life curves over a quite long period of 6 months to one year. The second one is based on modelling the creep strain of the different sandwich layers. Short-term creep or creep-recovery tests (over 1 to 5 days) have allowed the identification of the parameters of various models describing the linear or non-linear viscoelastic and/or viscoplastic creep behaviours: Burgers (linear viscoelasticity + viscoplasticity), Findley (non-linear viscoelasticity), Shapery (non-linear viscoelasticity) coupled to Zapas-Crissman (viscoplasticity). The consistency and application range of both approaches have been experimentally validated on prototype industrial parts for some loading cases (internal hydraulic pressure without end effects) close to in-service conditions
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Chatel, Thibaud. "Fluage et recouvrance d'empreintes et de sillons sur surface de polymère." Strasbourg, 2010. http://www.theses.fr/2010STRA6206.
Full textAbstract:
Le test d'indentation instrumenté permet de caractériser mécaniquement la surface des matériaux. Une approche expérimentale innovante est proposée ici pour étudier la viscoélasticité d'un polymère lors d'un test d'indentation. Ce test permet d'appliquer un indenteur sur la surface d'un matériau pour un chargement maintenu constant. La transparence de l'échantillon permet l'observation in-situ de l'évolution du contact réel en fonction du temps. Il s’agit du fluage. Après un temps de maintien en charge programmé, il est possible d’observer la cicatrisation de l'empreinte en fonction du temps. Il s'agit de la phase de recouvrance. L'indenteur est choisi sphérique et le polymère est du PMMA. Les résultats montrent qu’il est nécessaire d'étudier le retour viscoélastique des empreintes résiduelles pour conclure sur la linéarité ou non du comportement matériau. La modélisation numérique du comportement viscoélastique du PMMA permet d’obtenir plus d'informations sur les phénomènes en jeux sous le contact. Le processus d'identification est réalisé à partir de relaxation et de l'utilisation du modèle de Maxwell généralisé. La description des champs de déformation relevés sous le contact indique que l'apparition d'une déformation permanente est corrélée au positionnement à l'interface sphère / matériau d’un niveau de déformation. La seconde partie du travail concerne le retour viscoélastique du sillon obtenu lors d'un essai de rayure. L'influence du frottement interfacial, du niveau de déformation appliqué et de la vitesse de rayure sont étudiés. L'ensemble de ces résultats donne des pistes pour identifier les propriétés à l'origine de la cicatrisation des surfacesThe indentation test permits to characterize the mechanical properties of materials surfaces. An innovative experimental approach is proposed here to study the viscoelasticity of a polymer during an indentation test. This test permits to apply an indenter on the surface of a material under a constant applied load. The transparency of the sample allows the in-situ observation of the evolution of the true contact as a function of time. This is the creep phase. After a holding time, it is possible to observe the healing of the residual imprint as a function of time. This is the recovery phase. The spherical probe is chosen and the polymer is PMMA. The results show that it is necessary to study the recovery of the residual imprint to conclude on the linearity or non-linearity of the material behavior. Numerical modeling of viscoelastic behavior of PMMA can get more information. The identification process based on the generalized Maxwell model is made from relaxation tests. The description of the strain fields indicate that the onset of permanent strain is correlated to the positioning of the strain level at the interface sphere / material. The second part of the work involves the return of viscoelastic groove obtained during a scratch test. The influence of interfacial friction, the strain applied and the strain rate are investigated. All these results suggest ways to identify the properties responsible for the healing surfaces
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Homand, Stéphane. "Comportement mécanique d'une craie très poreuse avec prise en compte de l'effet de l'eau : de l'expérience à la simulation." Lille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LIL10081.
Full textAbstract:
Des essais de compression isotrope, de compression triaxiale de revolution, de chargement proportionnel et d'extension laterale ont ete realises sur une craie blanche tres poreuse pour deux types de fluide (l'un mouillant et l'autre non-mouillant, respectivement de l'eau et du soltrol). Les resultats obtenus mettent en evidence les aspects fondamentaux du comportement mecanique de cette roche. Pour les deux types de fluides saturants, deux mecanismes de deformations plastiques sont mis en evidence : l'un correspond a un effondrement des pores, l'autre au cisaillement entre grains. L'evolution de la surface de charge et de la resistance a la rupture est etudiee. Un modele elastoplastique a deux surfaces de charge est developpe pour decrire le comportement de la craie. Le modele propose est utilise pour simuler les essais de la campagne experimentale. Le meme modele est utilise pour chacun des deux fluides saturants mais avec deux jeux de parametres differents. De facon generale, on obtient une bonne concordance entre les resultats experimentaux et ceux de la simulation. Quatorze essais d'injection, sous contraintes constantes sont realises pour etudier l'impact de l'injection d'eau dans un echantillon initialement sature au soltrol. En introduisant le modele developpe precedemment dans un programme de calcul par elements finis et en introduisant le concept de saut de surface de charge, le saut de deformation observe lors des essais d'injection est modelise. Afin d'appliquer le concept de modelisation a differents types de scenarios de production de champs petroliers, la resolution d'un probleme d'ecoulement biphasique en milieu poreux est etudiee. La simulation d'un probleme type de reservoir est proposee.
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Al, Jarbouh Ali. "Applications de la dérivation fractionnaire à la modélisation du comportement des matériaux viscoélastiques." Lyon 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LYO10098.
Full text
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Fournier, Benjamin. "Fatigue-fluage des aciers martensitiques à 9-12 % de chrome : comportement et endommagement." Paris, ENMP, 2007. http://www.theses.fr/2007ENMP1473.
Full textAbstract:
C’est dans le cadre des programmes de recherche sur les réacteurs nucléaires de génération IV que les aciers martensitiques de la famille des 9-12%Cr sont étudiés par le CEA. La plupart des structures pour lesquels ils sont pressentis seront sollicitées en fluage-fluage à haute température (550°C). Cette thèse vise à comprendre et modéliser le comportement cyclique et l’endommagement de ces matériaux. Les modélisations proposées se basent sur des campagnes d’observations détaillées (MEB, MET, EBSD,…). L’adoucissement cyclique est attribué au grossissement de la microstructure. Un modèle micromécanique basé sur des paramètres physiques est proposé et mène à des résultats encourageants. L’endommagement, quant à lui, résulte des interactions entre fatigue, fluage et oxydation. Deux principaux types d’endommagement sont mis en évidence. Un modèle de prédiction de durée de vie est proposé et fournit des résultats très satisfaisants. Les possibles extrapolations sont discutées9-12%Cr martensitic steels are studied in the framework of the generation IV nuclear reactors. Most of the structural components for which these still may be used will be subjected to high temperature (550∞C) creep-fatigue loadings. The PhD was focused on the understanding and modeling of the cyclic stress-strain behaviour and of the damage mechanisms. The models finally proposed are based on detailed observations carried out on SEM, TEM and EBSD. The cyclic softening effect of these steels is attributed to the coarsening of their microstructure. A micromechanical model based on physical parameters is proposed and leads to encouraging results. The observed damage results from the interactions between creep, fatigue and oxidation. Two main types of damage are observed and explained. A lifetime prediction model is proposed and gives very good results. Possible extrapolations of the present results and models are discussed
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Naghi, Fadi El. "Contribution à l'étude de la pollution par micropolluants (atrazine, benzène) de la nappe de la craie dans le nord de la France : évaluation du risque de pollution des captages d'eau potable d'Étaples et de Blendecques (Pas de Calais)." Lille 1, 2006. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2006/50376_2006_276.pdf.
Full textAbstract:
En France, les concentrations en atrazine, herbicide azoté interdit depuis 2003, ainsi que celles de ses molécules filles, présentent un risque de dépassement du seuil de potabilité des eaux. Ce dernier a été fixé à 0. 1 µg/l pour les molécules mesurées seules et 0. 5,µg/l en association avec les autres pesticides. Le risque lié à ces molécules qui peuvent être d'origine agricole et/ou urbaine, est du aux manques des données expérimentales, de maîtrise des mécanismes de migration et de transformations de ces molécules dans le sol. Les recherches réalisées dans ce travail nous ont permis de répondre à plusieurs points sur : ·les phénomènes les plus importants, marquants le comportement de l'atrazine et de ses molécules filles dans le sol ; ·les limites des modèles existants pour la modélisation de l'atrazine, et les difficultés affrontées quant à la mise en place de modélisation de ce type de molécules ; ·la vitesse de migration de cette molécule dans la zone non saturée ; ·la mise en évidence par voie numérique de certaines notions qui ont permis de représenter un premier bilan approximatif de l'état des lieux de la contamination en atrazine d'un site par simulation ; ·la préparation de la base d'un nouveau module en cours de développement prévue pour modéliser l 'atrazine dans l'outil WATERMODEL. Dans un premier temps, une bibliographie détaillée a été réalisée sur ces molécules, leurs comportements dans le sol et le sous-sol, et les phénoménes entrant en jeu dans leurs transformations. On a procédé ensuite à la mise en évidence de l'adsorption de cette molécule par la matière organique dans les premières dizaines de centimètres du sol en utilisant les outils PESTIFLUX et PESTAN. Dans le but de répondre aux contradictions des résultats obtenus, notamment la persistance de cette molécule dans la nappe 3 ans après l'interdiction de son utilisation en France dans le bassin versant d'Etaples, on a réalisé un modèle à base du Réseau de Neurones Artificielles qui montre l'existence d'un milieu fissuré expliquant la migration rapide de cette molécule vers la nappeA partir des résultats précédents et les caractéristiques du site d'Etaples qui présente une contamination en atrazine par utilisation plutôt urbaine qu'agricole, on a estimé les quantités probablement utilisées en se basant sur l'avis des experts ainsi que sur la bibliographie. Un modèle du bassin versant d'Etaples a ainsi été créé. En raison des limites du logiciel MODFLOW qui ne traite pas des problèmes de migration des pesticides, une approche inverse des phénomènes a été utilisée. Il parait de cette recherche que les modèles hydrodynamiques de nappe sont insuffisants pour simuler correctement le comportement de l 'atrazine dans son cheminement du sol vers la nappe, puis au sein de la nappe. Par approches numériques mettant en jeu une modélisation par Réseau de Neurones Artificielles (RNA) puis par correction graphique des résultats, on a pu mettre en évidence le phénomène de dégradation d'une grande partie de l'atrazine épandue, puis l'entraÎnement par lessivage en des pomts singuliers d'infiltration. La migration est donc rapide par cheminement dans le réseau de fissures de la craie à l'occasion de saturation temporaire de celui-ci. D'autre part, une étude de vulnérabilité de la nappe de la craie du bassin versant de l'Aa (Audomarois) est proposée pour des pollutions ponctuelles par un micropolluant type hydrocarbure (le Benzène), dans le but d 'aboutir à une optimisation de la protection des captages du SIDEN France et de la communaUlé d 'agglomération de Sain/-Omer à Blendecques
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Giroux, Pierre-François. "Experimental study and simulation of cyclic softening of tempered martensite ferritic steels." Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0087.
Full textAbstract:
Inscrit au sein d'un grand projet aboutissant à la mise en œuvre des réacteurs nucléaires de génération IV, ce travail de thèse porte sur l'étude des aciers martensitiques revenus à 9 % de chrome. Actuellement utilisés pour des applications à haute température, notamment dans les centrales thermiques, ils présentent en fatigue et en fatigue-fluage un phénomène d'adoucissement mécanique et des évolutions microstructurales particulièrement prononcées : disparition de nombreux joints de sous-grains, baisse de la densité de dislocations, apparition et/ou grossissement de précipités et de nouvelles phases. Les objectifs principaux de cette thèse sont (i) d'établir expérimentalement une corrélation entre l'adoucissement mécanique des aciers à 9 % de chrome constaté en fatigue à 550 °C et l'évolution de leur microstructure au cours de ce type de sollicitation et (ii) de modéliser les mécanismes physiques de déformation afin de prédire le comportement mécanique de ces aciers sous chargement cyclique. Une étude des propriétés mécaniques en traction monotone et sous sollicitations cycliques à 550 °C a été conduite sur un acier de Grade 92 (9Cr-0,5Mo-1,8W-V-Nb). L'expertise des éprouvettes de traction suggère que l'adoucissement du matériau est principalement lié à une augmentation de la taille moyenne des sous-grains de plus de 15 % par rapport à l'état initial. L'étude de l'évolution de la contrainte macroscopique durant les essais cycliques montre que l'adoucissement du matériau est dû à la diminution de l'écrouissage cinématique. Les observations effectuées au MET montrent une augmentation de la taille moyenne des sous-grains comprise entre 65 et 95 % et une diminution de la densité de dislocations de plus de 50 % dans le matériau après les essais de fatigue, par rapport à l'état initial. Un modèle auto-cohérent à champs moyens fondé sur l'élastoviscoplasticité polycristalline, prédisant le comportement mécanique macroscopique du matériau et l'évolution microstructurale au cours de la déformation est proposé. En décrivant les mécanismes de déformation à partir d'observations microstructurales, le modèle utilise seulement deux paramètres ajustables (énergie et volume d'activation) liés aux mécanismes de déformation viscoplastique. Les valeurs de l'ensemble des autres paramètres sont fixées grâce à des mesures expérimentales ou des calculs issus de la littérature. Le modèle prédit correctement l'adoucissement macroscopique et donne une bonne tendance des évolutions microstructurales au cours de la déformation. L'étude paramétrique montre une bonne stabilité des prédictions dès lors que les paramètres expérimentaux varient dans un intervalle de mesure physiquement acceptable. Enfin, quelques perspectives d'amélioration du modèle sont testées et des essais de torsion cyclique avec et sans contrainte moyenne sont simulésThe present work focuses on the high temperature mechanical behaviour of 9%Cr tempered martensite steels, considered as potential candidates for structural components in future Generation IV nuclear power plants. Already used for energy production in fossil power plants, they are sensitive to softening during high-temperature cycling and creep-fatigue. This phenomenon is coupled to a pronounced microstructural degradation: vanishing of subgrain boundaries, decrease in dislocation density, nucleation and/or growth of precipitates and new phases. This study aims at (i) linking the macroscopic cyclic softening of 9%Cr steels and their microstructural evolution during cycling and (ii) proposing a physically-based modelling of deformation mechanisms in order to predict the macroscopic mechanical behaviour of these steels during cycling. Mechanical study including uniaxial tensile tests and cycling at 550 °C was performed on a Grade 92 steel (9Cr-0,5Mo-1,8W-V-Nb). Examination of tensile specimens suggested that the physical mechanism responsible for softening is mainly the evolution of mean subgrain size, which increases by more than 15 % compared to the as-received state. The evolution of macroscopic stress during cycling shows that cyclic softening is due to the decrease in kinematic hardening. TEM observations highlighted that the mean subgrain size increases by 65 to 95 % while the dislocation density decreases by more than 50 % during cycling, compared to the as-received state. A self-consistent homogenization model based on polycrystalline elastoviscoplasticity, predicting the mechanical behaviour of the material and its microstructural evolution during deformation is proposed. This model takes the physical deformation mechanisms into account and only two adjustable parameters (activation energy and activation volume) linked to the viscoplastic deformation mechanisms are used. The value of other parameters were either experimentally measured or deduced from computations available in literature. The model correctly predicts the macroscopic softening behaviour and gives a good trend of the microstructural evolution during cycling. The parametrical study shows that the predictions of the model are rather stable with respect to the variation of the physically-based parameters. Finally, some hypotheses which permit us to improve the model are presented and torsion tests (with or without constant superimposed tensile stress) are modeled
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Farizy, Gaëlle. "Mécanisme de fluage sous air de composites SiCf-SiBC à matrice auto-cicatrisante." Caen, 2002. http://www.theses.fr/2002CAEN2035.
Full textAbstract:
Le comportement en fluage de composites SiCf-SiBC, à matrice auto-cicatrisante renforcée par des fibres SiCf Hi-Nicalon, a été étudié en traction, sous atmosphère oxydante, dans le domaine de températures de 1373K à 1573K, sous des contraintes variant de 130 à 200 MPa. Une étude multitechnique et multiéchelle a été mise en œuvre afin de caractériser le comportement mécanique à haute température de ce composite, par le biais des microscopies électroniques à balayage et en transmission. Les résultats macroscopiques de fluage ont mis en évidence une bonne résistance au fluage de ce matériau pour des températures inférieures à 1523K (vitesse de déformation de l'ordre de 10-8 s-1). Au-delà de 1523K, le comportement devient plus sensible à la contrainte et à la température : les vitesses de déformation subissent alors une forte augmentation et la durée de vie est réduite en conséquence. L'étude microscopique du composite et la quantification morphologique des fissures, après les essais de fluage, ont conduit à la détermination du mécanisme de fluage, qui est du type fluage-endommagement. Parallèlement, sous atmosphère oxydante, un verre auto-cicatrisant est formé par le contact entre l'oxygène et certaines couches matricielles. Celui-ci joue un rôle protecteur dans les premières heures du fluage, empêchant ainsi une dégradation trop rapide du matériau. Malheureusement, ce verre perd de son efficacité au cours du temps, et à haute température et/ou forte contrainte. L'oxydation a alors un rôle prépondérant sur le mécanisme de fluage.
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Priser, Mathieu. "Analyses multi-échelles du comportement en fluage d'alliages de zirconium." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00642008.
Full textAbstract:
Les alliages de Zirconium sont utilisés dans l'industrie électronucléaire en tant que matériau de gainage du combustible. Les tubes assurent, entre autres, la fonction de confinement des produits de fission et d'échangeur thermique entre le combustible et le fluide caloporteur du circuit primaire. En service, les alliages sont soumis à des sollicitations thermomécaniques et neutroniques très sévères. La tenue mécanique des crayons combustibles à ces sollicitations constitue un point clé dans le bon fonctionnement des réacteurs nucléaires. Au cours de cette étude, des investigations en Microscopie Electronique en Transmission ont été entreprises par des collaborateurs afin de quantifier les mécanismes de plasticité actifs pour les domaines de contrainte et de température visités. Il ressort de cette étude que le mécanisme de glissement prismatique des dislocations vis reste majoritaire et qu'il est fréquemment accompagné d'un mécanisme de glissement dévié sur les plans pyramidaux. Ces observations expérimentales ont été intégrées dans une modélisation multiéchelle et permettent une description plus fine des phénomènes. Une campagne de caractérisation du comportement en fluage multiaxial à 400°C de l'alliage Zircaloy-4 recristallisé est exploitée dans ce travail et une analyse micromécanique du comportement est proposée. Le comportement Elasto-Visco-Plastique (EVP) est également caractérisé au travers d'essais de relaxation entre 280°C et 430°C mettant en évidence des manisfestations macroscopiques du vieillissement dynamique. Parallèlement à ce travail, des calculs éléments finis sur agrégats polycristallins ont été entrepris et une stratégie d'estimation statistique des champs mécaniques moyens intraphases a été proposée. Cet estimateur permet de retrouver, pour un nombre suffisant de réalisations statistiques, la solution analytique fournie par le modèle autocohérent dans le cadre d'un comportement élastique anisotrope avec une précision satisfaisante. La démarche a donc été appliquée à un milieu EVP et il semble que le modèle en permette de décrire convenablement les observations numériques. Toutefois, l'écoulement élastoviscoplastique des phases cristallographiques présentant un comportement quasi-élastique reste difficile à décrire. L'objectif de la thèse est de développer des modélisations du comportement EVP d'alliages de zirconium en fondant notre approche sur une description physique des phénomènes mis en jeu. L'idée est de parvenir à décrire l'anisotropie, très prononcée, du comportement mécanique des alliages de zirconium. La prise en compte de la texture cristallographqiue et des mécanismes de déformation actifs au travers d'un modèle polycristallin permet de décrire avec une précision satisfaisante le comportement en fluage multiaxé à 400°C. Dans une démarche d'implémentation industrielle, les modèles ainsi élaborés sont simplifiés et un critère d'écoulement mixte est proposé afin de décrire les surfaces de charge simulées par le modèle polycristallin. Une démarche de modélisation phénoménologique mlultimécanisme est finalement appliquée au comportement à 20°C et à 400°C du Zircaloy-4 recristallisé. Enfin, les effets de l'irradiation sur le comportement mécanique des alliages de zirconium sont étudiés au travers d'une revue bibliographique et une démarche de modélisation est proposée dans le but de prendre en compte les mécanismes responsables de la déformation sous irradiation des alliages de zirconium.
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Munoz, Philippe. "Rhéologie des bétons durcis : approche couplée de la modélisation des retraits et fluages de bétons à hautes et très hautes performances." Toulouse, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAT0004.
Full textAbstract:
Notre etude porte sur le comportement instantane et differe de betons de resistance en compression comprise entre 80 et 140 mpa. 2 modes de conservation sont etudies. Des essais de fluage sous contrainte constante et sous charges variables, sont effectues. Une loi unique d'evolution des resistances est proposee. La formule reglementaire de prevision du module est validee pour les bthp. Au niveau du retrait, les effets de l'autodessiccation et de la dessiccation se stabilisent d'autant plus vite que la resistance du beton est elevee. Le reglement permet d'evaluer correctement l'amplitude et la cinetique du retrait endogene apres de 28 jours pour les betons avec fumee de silice mais sous-estime l'amplitude du retrait de dessiccation. Une formule applicable aux bthp est proposee. Le fluage depend essentiellement de la complaisance au chargement. En terme de cinetique, l'evolution des deformations est d'autant plus rapide que le materiau est performant et qu'il contient de la fumee de silice. Le reglement est valide pour l'amplitude et les cinetiques du fluage propre et de dessiccation. L'amplitude du fluage de dessiccation est sous-estimee pour les betons avec fumee de silice. Le principe de superposition des deformations differees est respecte. Nous proposons une modelisation globale du comportement differe, basee sur l'analyse phenomenologique des deformations sous charge en fonction du retrait. Celle-ci met en evidence trois phases. La 1 e r e phase, relative au court terme, depend de la maturite du beton au chargement et pourrait etre associee a un mecanisme de redistribution d'eau. La 2 e m e phase depend de la contrainte de chargement et de la resistance du beton a 28 jours et constitue une amplification des deformations de retrait. La 3 e m e phase, qui traduit le fait que les deformations sous charge se developpent alors que le retrait se stabilise, depend du taux de charge a long terme. Ces 2 dernieres phases seraient associees a des phenomenes de dislocations.
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Mamoud, Fady. "Modélisation de l'élasticité et du fluage des empilements gravitaires de sphères creuses métalliques brasées." Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2007INPG0056.
Full textAbstract:
Cette thèse a porté sur l'étude d'un matériau cellulaire destiné à combiner des propriétés mécaniques et acoustiques afin d'être employé pour réduire le bruit engendré par les tuyères de turbomachines. L'étude s'est focalisée sur l'élasticité et le fluage des matériaux cellulaires à base d'empilements gravitaires de sphères creuses métalliques brasées. La démarche a été de générer et de caractériser numériquement des empilements gravitaires. Ensuite, afin de permettre la simulation du comportement mécanique de ces matériaux, un modèle de calcul simplifié a été mis au point. Ce modèle a permis de caractériser numériquement les propriétés élastiques de ce type de matériaux mais n'a pas pu être utilisé pour simuler le fluage. Nous avons donc étudié le fluage de structures modèles, par des calculs en éléments finis volumiques. Cette étude a montré que, contrairement aux mousses, les matériaux à base de sphères creuses ne présentaient quasiment jamais de régime stationnaire en fluageThis thesis was about studying a cellular material intended to combine mechanical and acoustical properties in order to be used to reduce aircraft engines noise. The study focused on elasticity and creep of cellular materials based on gravity-driven packings of brazed metallic hollow spheres. The approach was, at first, to numerically generate and characterize experimental-like gravity-driven packings. Then, in order to enable us to simulate the mechanical behaviour of these materials, a simplified calculation model based on shell finite elements has been set-up. This model allowed us to numerically characterize the elastic properties of this kind of but could not be used to simulate the creep behaviour of the packings. We thus studied the creep behaviour of some model structures to assess the difference between these materials and metal foams behaviour. This study has shown that, unlike foams, hollow spheres based materials almost never display a steady creep state
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Wang, Hua-Qing. "Modélisation des transferts de masse en milieu saturé à double porosité : application aux écoulements convergents en craie fissurée semi-confinée et multicouche." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112298.
Full textAbstract:
Ces travaux traitent du problème de simulation d'un transfert de soluté en milieu saturé, notamment en milieu poreux fissuré, que l'on appelle « système à double porosité ». Un exemple de ce type de milieu est donné par le site expérimental sur la nappe de la craie semi-captive à Béthune constitué d'un ensemble de piézomètres implantés autour d'un forage d'exhaure. Dans ces conditions le pompage induit un écoulement de type radial convergent. Les traçages réalisés antérieurement à cette étude et leurs interprétations à l'aide d'un modèle simple en écoulement monodimensionnel uniforme soulignent les faits suivants: 1) les courbes expérimentales de restitution présentent une queue toujours plus longue que celle obtenue à partir d'un modèle d'écoulement monodimensionnel uniforme en mode de convection dispersion seulement; 2) cette longue queue, ainsi que l'étalement des courbes expérimentales varient beaucoup avec la nature des traceurs utilisés pour des débits pratiquement identiques; 3) la dispersivité obtenue à partir des différents traçages varie avec la distance de parcours (puits-piézomètre) et également selon la nature: de traceurs utilisés (Uranine, I-, 2 H et 13C). Sur le site de Béthune, on peut supposer l'existence de deux phénomènes importants qui pourraient expliquer l'étalement et la présence d'une longue queue des courbes des traçages: a) superposition d'écoulement en milieu fissuré verticalement hétérogène; b) échange en matrice crayeuse poreuse contenant une phase liquide immobile. A partir de là, nous proposons un modèle permettant de prendre en compte les différents phénomènes possibles, notamment les écoulements superposés et l'échange avec la matrice poreuse. Ces travaux comprennent trois parties: 1) études bibliographiques. Il s'agit d'un rappel des phénomènes physiques essentiels, des expressions explicites correspondant à des conditions aux limites particulières et d'une discussion sur les problèmes liés à l'expression du transfert de masse qui peut aboutir à une remise en question de la théorie classique de l'hydrodispersion. 2) outils de calcul s'agit des méthodes d'identification des paramètres hydrodispersifs à partir des solutions du problème de transfert de masse. On propose une nouvelle méthode analytique, dite "méthode graphique linéaire" permettant d'interpréter une partie ou l'ensemble des données expérimentales. En ce qui concerne les méthodes numériques, la méthode des différences finies est retenue, les problèmes liés à son application (stabilité et erreur de troncature) étant discutés. 3) application des méthodes d’identification. Les méthodes présentées sont d'abord testées par les traçages réalisés à l'échelle de la colonne en laboratoire qui présente le deuxième milieu physique étudié à la faveur d'un écoulement considéré comme monodimensionnel uniforme. On présente ensuite le modèle numérique qui tient compte de l'écoulement de type radial convergent en milieu verticalement hétérogène et de l'échange de type de diffusion moléculaire dans la matrice poreuse. Ce modèle numérique ainsi que celui de la méthode graphique linéaire sont appliqués pour simuler les traçages sur le site de Béthune. Le modèle numérique, avec prise en compte progressive des différents phénomènes, permet de reproduire les courbes expérimentales de restitution, c'est-à-dire d'affiner progressivement l'ajustement des queues des courbes. Les résultats obtenus (porosité effective, dispersivité et taux d'échange entre phases) indiquent que le milieu fissuré à double porosité ne se comporte pas de la même façon vis-à-vis de la substance en solution. La valeur globale de dispersivité longitudinale obtenue à l'aide d'un modèle simple de convection-dispersion en écoulement monodimensionnel uniforme augmente avec la distance parcourue et le temps de résidence du traceur dans le milieu. Par contre cette dépendance spatio-temporelle de la dispersivité longitudinale n'apparaît pas dans le cas de la solution numérique. En effet dans ce cas, les phénomènes secondaires (écoulements superposés, échanges avec la matrice poreuse) à l'origine de cette dépendance sont pris en compte par un écoulement bidimensionnel verticalement hétérogène et par une équation d'échange couplée qui font que la dispersivité longitudinale ne supporte plus les effets des variations de ces phénomènes selon l'espace ou le temps.
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Tchamba, Thiery Wilson. "Caractérisation numérique d'une jauge biaxiale dans un champ de glace." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28719/28719.pdf.
Full text
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Lafrance, Noémie. "Étude des effets de l’eau sur les phénomènes de rupture et de déformation affectant les carrières souterraines de craie." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0059/document.
Full textAbstract:
Le risque d’instabilités d’ouvrages souterrains (naturels ou anthropiques) concerne plus de 10 000 communes en France. Les accidents ayant pour cause l’effondrement soudain de carrières souterraines sont parmi les plus destructeurs, aussi bien humainement que matériellement. L’évolution des possibles instabilités, dès lors que les enjeux sont importants, implique d’enrichir les connaissances actuelles afin de prévoir leur ampleur et leur impact en surface. Des travaux précédents ont démontré l’importance du couplage hydro-mécanique dans le diagnostic de stabilité. La complexité du phénomène d’interaction eau-craie est due à de nombreux facteurs environnementaux et la sensibilité à chacun de ces facteurs dépend entièrement de la craie considérée. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier l’influence de l’eau et de l’interaction eau-roche sur le comportement mécanique de trois craies dans le cadre d’une approche multi-échelles et multi-physiques. L’étude des caractéristiques physiques et mécaniques de trois craies du Bassin Parisien, ainsi que leur rapport avec l’eau, a été réalisée. Les résultats obtenus à l’aide d’essais hydromécaniques à court terme restent cohérents avec la littérature. Le « vieillissement » de la craie dans le cadre des carrières souterraines soumises à des fluctuations du niveau de la nappe a été prouvé et caractérisé. Il se traduit selon la craie, soit par un changement de la forme et la taille des cristaux dans la microstructure impliquant une amélioration des propriétés mécaniques en bord de pilier au détriment du cœur, soit par la présence de traces de dissolution dont la fréquence augmente dès que l’on s’éloigne du cœur, soit par une augmentation du nombre de microfissures en cœur amenant une diminution de ses propriétés. L’étude du comportement différé de chaque craie a été faite à l’aide d’essais de fluage uniaxial à hygrométrie contrôlée avec ennoyage. Il a été établi entre autre que le fluage dépend de la minéralogie/microstructure et du couple déviateur-hygrométrie mais pas de l’histoire du chargement. Les mécanismes supposés être à l’origine des déformations différées sont d’ordre physico-mécanique et impliquent la rupture et le rétablissement de liaisons électro-statiques. L’interprétation de tous les essais réalisés a permis de quantifier l’importance des contributions relatives des différents paramètres sur le comportement différé. Le but à long terme reste d’alimenter à la fois l’expertise et les modèles de calculs de sorte à pouvoir prédire notamment l’impact d’une variation du niveau des nappes sur la stabilité à long terme des carrières de craie. Un modèle rhéologique a en ce sens été développé au sein de l’INERIS (Souley et al. 2016)The risk of instability of underground structures (natural or anthropogenic) involves over 10 000 towns in France. The accidents due to the sudden collapse of underground quarries are among the most destructive, both humanly and materially. The evolution of possible instabilities, since the issues are significant, implies to enrich current knowledge to predict their extent and their impact on the surface. Previous work has demonstrated the importance of the hydro-mechanical coupling in the diagnosis of stability. The complexity of the chalk-water interaction phenomenon is due to many environmental factors and sensitivity to each factor depends entirely on the chalk considered. The main objective of this thesis is to study the influence of water and water-rock interaction on the mechanical behaviour of three chalks as part of a multi-scale and multi-physics approach. The study of physical and mechanical characteristics of chalks from three underground quarries situated in the Parisian Basin, and their interaction with water was carried out. The results obtained through short-term hydro-mechanical tests remain consistent with the literature. The "ageing" of chalk from the underground quarries subjected to fluctuations in the water table has been proven and characterized. It is expressed, based on the chalk considered, by a change in the shape and size of crystals in the microstructure involving improved mechanical properties at the edge of the pillar to the detriment of the heart, or by the presence of traces of dissolution whose frequency increases as one moves from the heart, or by increasing the number of microcracks in the heart causing a decrease in the properties of the chalk. The study of the long-term behaviour of each chalk was developed through uniaxial creep tests with controlled humidity and waterlogging. It was established among other things that creep depends on the mineralogy / microstructure and the deviatoric stress-humidity couple but not on the loading history. The mechanisms believed to be the origin of creep deformations are of a physico-mechanical nature and involve the breaking and the restoring of electrostatic bonds between grains. The interpretation of all the tests carried out allowed to quantify the importance of the relative contributions of various parameters on the long-term behaviour. The long-term goal remains to power both the expertise and the model calculations so that one can predict the impact of a particular variation of the groundwater level on the long-term stability of chalk underground quarries. A rheological model has been developed in this direction within the INERIS (Souley et al. 2016)
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Bal, Lyes. "Modélisation du retrait et du fluage du béton par réseaux de neurones." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10112/document.
Full textAbstract:
Le béton est le matériau de construction le plus utilisé depuis plus d’un siècle. Après sa mise en place et sa prise, il connaît diverses évolutions dimensionnelles d’origine physique comme le retrait et d’origine physique et mécanique comme le fluage. Le séchage qui accompagne le durcissement du béton conduit à d’importantes variations dimensionnelles, qui peuvent se manifester par des fissures préjudiciables à la durabilité et à la bonne tenue des ouvrages. La présente étude a pour objet de montrer l’application d’une approche non paramétrique dite « Réseaux de Neurones Artificiels » afin de prévoir efficacement les variations dimensionnelles spontanées et différés (Retrait de Dessiccation et Fluage de Dessiccation). L’utilisation de cette approche permet le développement de modèles pour leur prévision en utilisant un réseau multicouche à rétropropagation. Ils s’appuient également sur une grande base de données de résultats expérimentaux recueillis dans la littérature et sur un choix approprié des architectures et du processus d’apprentissage utilisés. Ces modèles prennent en compte les différents paramètres de conservation et de confection qui influent sur le retrait et le fluage du béton. Pour mieux apprécier la validité de ces modèles, nous les avons comparés avec d’autres existants dans la littérature tel que : B3, ACI 209, CEB et GL2000. De ces comparaisons, il ressort que ces modèles sont correctement adaptés pour décrire l’évolution dans le temps du retrait et du fluageConcrete is the material the most used in construction works for a century. After establishment and setting, various physical and mechanical dimensional developments. Occur drying is developing with hardening of concrete and leads to significant dimensional changes, that can induce cracking, pre judiciable at the durability of the civil engineering works. This study aims to demonstrate the application of a nonparametric approach called Artificial Neural Networks to provide effective spontaneous and differed dimensional variations (drying shrinkage and drying creep). Using this approach allows the development of predicting models. These models use a multi layer back propagation. They also rely on a very large database of experimental results obtained in the literature and an appropriate choice of architectures and learning process. These models take into account the different parameters of preservation and making that affect drying shrinkage and creep of concrete. To appreciate the validity of our models, we have compared with other existing models : B3, ACI 209, CEB and GL2000. In these comparisons, it appears that our models are correctly adapted to describe the time evolution of drying shrinkage and creep
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Reali, Riccardo. "Modeling creep of lower mantle minerals : bridgmanite and (Mg,Fe)O." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R026/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la déformation de deux phases minérales majeures du manteau inférieur de la Terre : la bridgmanite et (Mg,Fe)O. Ils représentent près de 95% du manteau inférieur, et leur rhéologie est de première importance en vue de mieux comprendre la convection mantellique. La rhéologie de ces phases a été modélisée grâce à l’utilisation de techniques de calcul numériques et analytiques afin de déterminer leur réponse en fluage (c’est-à-dire l’écoulement stationnaire sous une charge constante).Les agents pertinents de la déformation en fluage sont identifiés et leur comportement est modélisé à l’échelle du cristal. Les dislocations étant les porteurs principaux de la déformation plastique, le fluage a donc été modélisé comme résultant du glissement et/ou de la montée (contrôlée par la diffusion) des dislocations. Le fluage de (Mg,Fe)O résulte d’une combinaison de glissement et de montée des dislocations. Afin de modéliser ce comportement à l’échelle mésoscopique, une technique de dynamique des dislocations 2,5D a été employée. Dans (Mg,Fe)O, le glissement des dislocations est responsable de la déformation plastique, mais la vitesse de fluage est contrôlée par la montée. Nos calculs de vitesses de fluage permettent d’estimer la viscosité de (Mg,Fe)O dans les conditions des couches profondes du manteau inférieur. Pour la bridgmanite, nous proposons un fluage impliquant la montée pure des dislocations dont la vitesse de fluage est calculée sur la base d’un modèle analytique de la littérature. Nous en déduisons la vitesse de fluage de la bridgmanite le long d’un géotherme, valeurs que l’on peut comparer aux observables disponibles actuellementThis thesis work addresses the deformation behavior of two major mineral phases of the Earth’s lower mantle: bridgmanite and (Mg, Fe)O. They constitute ~90-95% of the lower mantle and their rheology is of primary importance for a better understanding of mantle convection. The rheological properties of these phases were modeled through the implementation of numerical and analytical techniques, in order to assess their creep behavior (i.e. steady-state deformation under a constant applied stress).The relevant deformation agents driving creep are identified and then modeled at the single crystal scale. In this framework, dislocations are amongst the main carriers of crystal plasticity and the creep behavior of the considered minerals can therefore be assessed by considering dislocation glide and diffusion-driven dislocation climb. (Mg,Fe)O creep is driven by the interplay between glide and climb and in order to model it, a 2.5-dimensional (2.5D) dislocation dynamics (DD) approach has been deployed. 2.5D-DD is a numerical technique which addresses the collective behavior of dislocations at the mesoscale. It is demonstrated that dislocation glide is responsible for the plastic deformation and climb is the rate-limiting mechanism. From the modeled creep strain rates it was possible to estimate viscosity of (Mg,Fe)O at lowermost mantle conditions. As for bridgmanite a pure climb mechanism is proposed, and the creep strain rates were evaluated according to a physics-based analytical creep model. The viscosity of bridgmanite along a geotherm is retrieved and compared with the available observables
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Martyniak, Valentin. "Etude du comportement différé des revêtements dans les galeries souterraines." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02573431.
Full textAbstract:
L’équilibre de la contrainte dans les revêtements de galeries souterraines à grande profondeur, ou dans des roches meubles, est un phénomène complexe. Il résulte du comportement couplé du terrain et du béton de revêtement. Le caractère fluant de la roche implique une mise en charge progressive du revêtement de la galerie et l’amplitude de ce phénomène est fortement liée à la rigidité de ce dernier. Les calculs permettant de prédire la contrainte générée dans le revêtement sont généralement réalisés en intégrant des modèles très aboutis dans le terrain, mais les résultats peuvent montrer une contrainte beaucoup plus élevée que ce qui est mesuré sur ouvrage réel. Les sources d’erreur de ces modèles peuvent être multiples et ces différences peuvent s’expliquer par l’omission de certains phénomènes pouvant influer sur l’équilibre de la contrainte de revêtement.Au travers de différentes approches à complexité croissante, les phénomènes pouvant influer sur l’évolution de la contrainte au sein des revêtements de galeries souterraines profondes ont été étudiés. Ces phénomènes peuvent être liés au comportement du béton de revêtement ou à celui du terrain. Une approche semi-analytique de type convergence-confinement a été développée en intégrant les effets différés du terrain par un modèle phénoménologique de Singh-Mitchell ainsi que le fluage et le retrait du béton de revêtement par les modèles empiriques des Eurocodes. Cela a permis de déterminer un ordre de grandeur des différents phénomènes et de sélectionner ceux ayant un effet significatif. De plus, grâce à une analyse des données expérimentales sur les ouvrages de Chamoise et de Bure, nous avons pu montrer que l’évolution de la vitesse de contrainte dans le revêtement semble suivre une évolution linéaire dans le plan log(dσ)/log(t) avec une pente qui semble constante en dépit des différences entre les ouvrages. L’étude de ces données expérimentales a également permis de quantifier les effets différés du béton de revêtement à travers l’analyse des mesures de contrainte et de déformation.Le deuxième niveau de complexité intègre le modèle de comportement viscoplastique L&K à un modèle numérique. Afin d’étudier l’amplitude de ces phénomènes de manière plus précise, dont les effets peuvent dépendre de la méthode de mise en œuvre, nous avons défini deux cas de référence. Ces deux cas correspondent aux deux configurations les plus couramment rencontrés en travaux souterrains, à savoir une galerie creusée de manière traditionnelle à section en fer à cheval et une galerie à section circulaire creusée au tunnelier. Une étude de sensibilité aux paramètres de l’étude ainsi que ceux du modèle a été réalisée afin de déterminer la plage de variation possible du paramètre de pente de la vitesse de chargement.Enfin le troisième niveau de complexité d’analyse intègre un modèle de comportement du béton couplant le modèle mécanique aux effets de l’hydratation et du séchage du béton de revêtement. Une analyse de ces phénomènes a été effectuée sur des éprouvettes au travers d’essais de fluage, puis le modèle a été intégré à un des cas de référence. Cela a permis d’obtenir une meilleure estimation de l’effet du fluage dans les revêtements de galerie qui semble être le phénomène prépondérant à la modification de l’évolution de la contrainte dans le revêtementStress equilibrium in concrete lining of deep tunnels, or in soft rocks, is a complex phenomenon. It results from the coupled behavior of the rock and the concrete of the lining. The creep behavior of the rock implies a progressive loading of the gallery lining. The magnitude of this phenomenon is strongly related to the rigidity of the concrete lining. Numerical simulation led to predict the stress generated in the lining are generally done by integrating very complex models in rock behavior, but the results can show a higher stress than those measured in real galleries. The origin of the mistakes in these numerical models can be multiple. These differences can be explained by the omission of certain phenomena which can influence the balance of the stress in the lining.Through various approaches with increasing complexity, the phenomena that can influence the evolution of the stress in deep underground tunnel lining have been studied. These phenomena can be related to the behavior of the concrete lining or to the behavior of the ground. A semi-analytical convergence-confinement approach have been developed by integrating the long term behavior of the ground effects with a Singh-Mitchell phenomenological model. The creep and shrinkage of the concrete lining follow an empirical model of Eurocode. This allowed for determining an order of magnitude of the different phenomena and to select those having a significant effect. Moreover, thanks to an analysis of experimental data on the Chamoise and Bure galleries, we have been able to show that the evolution of the stress velocity in the lining seems to follow a linear evolution of log(dσ)/log(t) with a constant slope despite the differences between the structures. The study of these experimental data have quantified the long time behavior of concrete lining through the analysis of stress and strain measurements.The second level of complexity integrates the L&K viscoplastic model into a numerical model. In order to study more precisely the amplitude of these phenomena, their effects can depend on the method of construction, we have defined two reference cases. These two cases correspond to the two configurations most commonly encountered in underground structures: the first is a gallery excavated in a traditional way with a horseshoe section, the second one is a tunnel with a circular section dug with a TBM. A sensitivity study of the parameters of the numerical model, and of the L&K model was performed to determine the possible range of variation of the concrete lining stress velocity parameter.Finally, the third level of complexity integrates a concrete model coupling the mechanical model to the effects of hydration and drying of the concrete. An analysis of these phenomena will be performed on samples through creep tests in the numerical model, then the model will be integrated into one of the reference cases. This will provide a better estimation of the effect of concrete lining creep, which appears to be the most noticeable effect on concrete lining stress evolution
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Manzoni, Florent. "Comportement thermo-hydro-mécanique des structures en béton." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30311.
Full textAbstract:
Dans le cadre du projet de stockage en couche profonde des déchets radioactifs à Moyenne Activité et à Vie Longue (MA-VL) initié par l'Andra (Agence Nationale pour la Gestion des Déchets Radioactifs), le comportement à long terme de Bétons à Hautes Performances (BHP) sous sollicitations Thermo-Hydro-Mécaniques (THM) variables est étudié afin de prédire la tenue des ouvrages dans le temps. Le travail de cette thèse se décompose en trois parties qui visent à améliorer la compréhension du rôle de chaque sollicitation THM de manière dissociée ainsi que leurs couplages. Tout d'abord, un nouveau modèle basé sur des constations expérimentales d'études antérieures est proposé pour expliquer et simuler la Déformation Thermique Transitoire (DTT). Ce modèle présente l'originalité d'intégrer un couplage THM basé sur des mouvements d'eau entre deux échelles de pores (nanopores des C-S-H et réseau capillaire). Dans un second temps, une étude expérimentale du comportement différé du BHP, retrait et fluage en compression uniaxiale, à 20 °C en endogène ou à 50% HR est menée, sous charge variable modérée et/ou intense et sur différentes géométries de corps d'épreuves (cylindres 11 x 22 cm3 et anneaux), afin de vérifier, d'une part, que le modèle est capable de reproduire les évolutions des déformations sous charge quels que soient l'historique de chargement, son intensité, et l'état de consolidation du béton, et d'autre part, que les calages du modèle sur une géométrie cylindrique permettent bien de prédire un état de déformation réaliste sur une géométrie annulaire similaire à celle des tunnels de l'Andra (à l'échelle 1/25ème). Enfin, la dernière partie de ce travail consiste à proposer une modélisation des déformations en condition de dessiccation. Cette dernière partie intègre le modèle de DTT ainsi que la prise en compte d'une microfissuration d'origine hydrique conduisant à une amplification des contraintes effectives dans la direction de chargement. Ce phénomène est modélisé par un endommagement hydrique. Le modèle complet est par la suite testé sur les données expérimentales issues de cette thèse ainsi que sur des résultats de la littérature. L'ensemble des travaux menés permet d'améliorer notre compréhension des phénomènes physiques à l'origine des déformations du béton et de proposer un modèle intégrant les couplages THM pouvant être utilisé pour simuler le comportement des ouvrages sous sollicitations variables dans l'espace et dans le tempsWithin the framework of the future underground disposal structures of Intermediate Level Long-Life nuclear wastes steered by Andra (the French National Agency for Nuclear Waste Management), the delayed behaviour of High Performance Concrete (HPC) under variable Thermo-Hydro-Mechanical (THM) solicitations is studied to predict the long-term performance of the structures. The study contains three parts that aim to improve knowledge of each THM solicitation and their couplings effects. First of all, a model based on experimental results is proposed to explain and simulate the Thermal Transient Deformation (TTD) with a Thermo-Mechanical coupling using water movements between two porous types (C-S-H nanopores and capillary pores). Secondly, the study of delayed strain of a HPC at 20 °C in autogenous or desiccation (50% RH) conditions are led under variable mechanical stress, moderate and intense levels of loading, and different samples geometries (cylinder 11 x 22 cm3 or ring) in order to verify, in one hand, the capacity of the model to reproduce the strains evolutions under loading whatever the history of loading, the level of loading, and the concrete consolidation state, and, in the other hand, if the model fitted on cylinders results is able to simulate the behaviour of a circular geometry analogous to the Andra's tunnel, but at a reduced scale (1/25th). Finally, the last part of this research consists of simulating the desiccation strain. In this part, the need resorting to a hydric damage modelling and to consider the loading effect amplification is shown. Finally, the model is tested on strains measured during this study and on literature data. This work allows to improve the understanding of the physical phenomena at the origin of delayed strains, and to propose a model which integrates THM couplings and able to simulate structure behaviour under various solicitations over space and time
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Maloum-Le, Pape Sihem. "Modélisation globale de l'interaction sol-fondation superficielle à proximité de la crête d'un talus." Université Robert Schuman (Strasbourg) (1971-2008), 2001. http://www.theses.fr/2001STR30012.
Full textAbstract:
Le comportement non linéaire sol granulaire-fondation superficielle filante est étudié. La semelle sollicitée par des chargements statiques verticaux et inclinés centrés est établie à proximité de la crête d'un talus. Deux aspects essentiels de la cinématique sont analysés: (i) d'abord, l'effet de la géométrie particulière de la surface libre du massif sur les trajectoires de déplacements, (ii) ensuite, la dépendance temporelle du comportement des sols granulaires. Ce phénomène, observé expérimentalement, est justifié par la cinétique des granulats perturbés qui tendent à se stabiliser dès lors qu'un réarrangement optimal de leur squelette est atteint. Une base de données concernant le système bidimensionnel a été créée à l'aide du code aux éléments finis CESAR-LCPC. Le comportement de l'interface entre le sol et la base de la semelle a été modélisé par des éléments spécifiques de contact. Les résultats de capacité portante et de déplacements ainsi obtenus ont été analysés dans le but de construire un modèle de comportement global de type macro-élément d'interaction sol--structure. Ce dernier s'inscrit dans le cadre de la théorie de la plasticité non-associée et intègre la notion de viscosité dépendant du niveau de chargement, afin de traduire le mieux possible le comportement réel du sol. L'efficacité du macro-élément développé est vérifiée par comparaison avec des courbes issues d'essais centrifugés et des simulations numériques mentionnées ci-dessus. Enfin, une méthode de prédiction des trajectoires de déplacements est proposée pour une configuration donnée et une application est présentéeThe non linear behaviour of the granular soil-shallow strip footing is studied. The footing subjected to static vertical and inclined centred loads is established near the crest of a slope. Two main aspects of the kinematics are analysed : (i) first, the effect of the peculiar geometry of the soil free boundary on the displacement trajectories, (ii) then, the temporary dependency aspect of the granular soils behaviour. This experimentally observed phenomena is due to the granular kinetics that tend to stabilise when a certain rearrangement of their skeleton is reached. A numerical database is created thanks to the finite elements code CESAR-LCPC. The behaviour of the soil-footing interface is modelled by means of specific contact elements. The bearing capacity and the different displacements values sa obtained, are analysed in order to built a global model or a soil-structure macro-element in the framework of the non-associated plasticity. To traduce as well as possible the reel behaviour of the granular soil, a viscosity is integrated in the model formulation. The efficiency of the macro-element is tested by comparison with some results issued from centrifuged tests and from the above mentioned numerical simulations. Finally, a prediction method to determine the displacement trajectories is proposed for a given configuration and an application is presented
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Lovera, Anaïs. "Cyclic lateral design for offshore monopiles in weak rocks." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC1016.
Full textAbstract:
L’Union Européenne a fixé des objectifs nationaux consistant à porter à 20 % la part des énergies renouvelables dans la consommation d’énergie totale à l’horizon 2020. Pour y répondre, le gouvernement français a notamment lancé des appels d’offre pour l’éolien en mer. Le consortium porté entre autre par EDF Renouvelables a remporté trois de ces appels d’offres pour un total de 1.5 GW utilisant des éoliennes posées. Deux de ces projets concernent des monopieux installés dans la roche tendre. L’un des principaux objectifs d’EDF Renouvelables est de sécuriser le dimensionnement de ces éoliennes ainsi que celui de leur fondation. Bien que les monopieux représentent autour de 75% des fondations installées en mer, leur dimensionnement peut être optimisé en particulier pour le type de sol rencontré. Les éoliennes en mer sont soumises à des critères de dimensionnement spécifiques tels que des critères sur leurs fréquences propres et sur leur rotation permanente en fin de vie. La réponse du monopieu joue un rôle important dans la vérification de ces critères. C’est la raison pour laquelle des essais de pieux in-situ ont été réalisés dans une ancienne carrière où les propriétés de la roche sont similaires à celles des projets en mer.Les dimensions des pieux sont choisies de sorte que leur élancement soit comparable à celui des monopieux en mer. La méthodologie utilisée pour définir le programme d’essais permet de justifier la bonne représentativité de ces essais. L’évolution de la raideur au cours du chargement cyclique ainsi que l’évolution de la rotation accumulée sont analysées puisqu’il s’agit de facteurs déterminants pour le dimensionnement. Deux phénomènes dus au fait que les pieux soient installés dans de la roche tendre sont mis en évidence: la création d’une zone de roche broyée autour du pieu lors du processus d’installation et l’apparition et la propagation de fissures dans le massif rocheux environnant.Sur la base de ces observations, une modélisation semi-analytique est développée. La procédure la plus utilisée est la méthode des courbes P−y qui permet de calculer la réponse d’un pieu sous chargement latéral. La modélisation semi-analytique est basée sur cette méthode et est étendue afin de tenir compte à la fois des critères de dimensionnement des monopieux et du fait que les monopieux soient installés dans de la roche tendre. Une attention particulière est portée sur la modélisation de la réponse initiale et la zone de roche broyée semble jouer un rôle important dans cette réponse. La méthodologie classique des courbes P–y ne prend en compte ni le chargement multidirectionnel, ni les déplacements irréversibles. Pour tenir compte du chargement multidirectionnel, nous proposons de modéliser plusieurs ressorts autour de la circonférence du pieu et des solutions analytiques sont données afin de calculer les courbes P−y pour le chargement multidirectionnel à partir des courbes P−y existantes pour un chargement unidirectionnel. Comme pour les tests de fluage, le chargement cyclique présente trois types de réponse: la stabilisation des déplacements cumulés, le phénomène de rochet et l’augmentation instable des déplacements cumulés jusqu’à la rupture. Nous utilisons donc des modèles de fluage pour modéliser la réponse cyclique. Cette procédure est validée en comparant les résultats numériques avec les données enregistrées lors des essais in-situ.Enfin, la modélisation numérique par éléments finis est implémentée à l’aide de Code_Aster. Les différents phénomènes sont d’abord analysés dans une configuration 2D. Cela permet de comprendre et quantifier les impacts de chaque phénomène: création de la zone de roche broyée, décollement derrière le pieu et apparition et propagation des fissures. Ensuite, les mêmes phénomènes sont analysés dans une configuration 3D afin de comprendre le changement de taille des monopieux d’essais sur le terrain aux monopieux en merThe European Union sets ambitious agreement of producing 20 % of its total energy needs from renewable sources by 2020. In response, the French government has launched tenders for offshore wind. The consortium that includes EDF Renouvelables won three of them for a total of 1.5 GW. Two of these projects concern wind turbines founded on monopiles installed in soft rock. One of the main objectives for EDF Renouvelables is to secure offshore wind turbines (OWT) design as well as the design of their foundation. Although monopiles represent 75 % of foundations installed offshore, their design can be optimised especially for the type of ground encountered in these particular projects. OWTs are subjected to specific design requirements such as tight tolerances concerning their natural frequencies and permanent rotation at the end of their lifetime. The monopile response plays an important role to assess these requirements. Therefore, in situ pile tests were carried out in a former quarry with similar soft rock properties as the ones encountered in the offshore projects.The pile dimensions are selected to reproduce the ratio between the pile embedded length and the pile diameter of typical monopiles. The methodology used to define the testing programme accounts for a good representativeness of the tests compared to offshore loads. The stiffness evolution in due course of the cyclic loading is analysed as it is a key factor for the natural frequency requirement. The accumulated rotations are looked at for the long-term rotation requirement. Since the piles are installed in soft rock, two phenomena are highlighted: the creation of a crushed zone around the pile due to the driving process and the onset and propagation of cracks in the surrounding rock mass.Based on these observations, a semi-analytical modelling is developed. The most commonly used procedure for prediction of the behaviour of laterally loaded piles is the P−y curves formulation which gives an efficient framework to predict the response of the pile. The semi-analytical modelling is based on this framework and is extended to take in account the particularities of both monopiles design requirements and the fact that monopiles are installed in soft rock. Emphasis is given to the modelling of the response at small lateral displacements. To account accurately for the initial response, the soft rock zone appears to play an important role. The classical P–y curves framework accounts neither for multi-directional loading nor for irreversible displacement and accumulated displacements due to cyclic loading. Unloading paths with or without gapping are introduced to account for irreversible displacements. To account for multi-directional loading, we propose to model several springs around the pile circumference. Analytical solutions are given in order to calculate the P−y curves for multi-directional loading from the various existing P–y curves for unidirectional loading. Similarly, to creep tests, cyclic loading exhibits three main types of response: stabilisation of accumulated displacements, ratcheting and unstable increase of accumulated displacements up to failure. Therefore, we use existing creep models for simulating the cyclic response. This procedure is validated by comparing the numerical results with data recorded in field pile tests performed in soft rock.Last of all, numerical finite element modelling is implemented using Code_Aster. The different phenomena are first analysed in a 2D configuration. This helps to understand and quantify the impacts of each phenomenon: the creation of the crushed zone, the gapping behind the pile and the onset and propagation of cracks. Then the same phenomena are analysed in a 3D configuration to understand the changes of size from the piles of field testing to the offshore monopiles
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Arnoux, Michaël. "Etude du comportement en fluage à haute température du superalliage monocristallin à base de nickel MCNG : Effet d'une surchauffe." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00445811.
Full textAbstract:
En cours de vol, les hélicoptères bi-turbines peuvent subir un régime d'urgence OEI : un moteur s'arrête, alors que le moteur qui reste en fonctionnement connaît une augmentation de température. Cette problématique a motivé l'étude du comportement en fluage anisotherme du superalliage monocristallin MCNG afin que soient appréhendés les impacts d'une surchauffe à 1200°C sous charge sur son comportement en fluage à 1050°C. Suite à la séquence standard de traitements thermiques, des ségrégations chimiques persistent dans la structure dendritique du MCNG. En particulier, l'élément Re présente la plus grande disparité de concentration : il est majoritairement ségrégé dans les dendrites. Ces disparités de composition engendrent des différences de propriétés physiques et mécaniques (taille de précipitation, misfit, dureté), ainsi que des différences de comportement de la microstructure γ/γ' lors des expositions à haute température avec ou sans chargement mécanique appliqué. En particulier, le misfit plus élevé dans les dendrites, ainsi que la taille de précipitation plus faible, favorisent la dissolution de la phase γ' dans ces zones lors de maintiens à 1250°C. En fluage à 1050°C / 140 MPa, le misfit plus élevé dans les zones dendritiques est à l'origine de la mise en radeaux plus rapide dans ces régions alors qu'après la mise en radeaux, l'évolution de la microstructure γ/γ' est plus marquée dans les zones interdendritiques (déformation locale de γ, désorientation des interfaces γ/γ', épaississement du γ' et inversion topologique). Lors du fluage isotherme à 1050°C / 140 MPa, condition sur laquelle est simulée une surchauffe OEI, le stade tertiaire de fluage couvre 60% de la durée de vie du matériau. Ce comportement macroscopique particulier est attribué à la déstabilisation précoce de la microstructure γ/γ'. Après une surchauffe OEI, le MCNG présente une vitesse de déformation de fluage accrue qui conduit à un abattement de la durée de vie par rapport à la condition de fluage isotherme. Les observations microstructurales montrent qu'un OEI accélère la déstabilisation de la microstructure γ/γ' par rapport à l'isotherme, ce qui précipite le déclenchement du stade tertiaire de déformation. Le comportement du MCNG en fluage isotherme et anisotherme a été modélisé sur la base d'une loi de comportement viscoplastique de type Chaboche, dans laquelle ont été introduites de nouvelles variables internes capables de prendre en compte les évolutions microstructurales.
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Mohamad-Hussein, Assef. "Modélisation du comportement mécanique des géomatériaux semi-fragiles soumis à des sollicitations mécaniques et à la dégradation chimique." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-Mohamad_Hussein.pdf.
Full textAbstract:
Dans cette étude, on aborde la modélisation du comportement mécanique des géomatériaux semi fragiles soumis à des chargements mécaniques et à la dégradation chimique. Un cadre général de modélisation est d'abord proposé pour décrire le comportement élastoplastique couplé à l'endommagement mécanique et chimique. Après une courte synthèse des données expérimentales sur quelques matériaux représentatifs (roche et béton), un modèle spécifique est ensuite élaboré pour la description du comportement mécanique de ces matériaux. Après l'identification des paramètres, des essais en laboratoire sous différents chemins de sollicitations ont été modélisés. Le modèle proposé semble décrire correctement les principales réponses mécaniques des matériaux. Afin de décrire le comportement post-localisation en vue de l'analyse du processus de rupture des structures, nous avons proposé une extension du modèle on y introduisant une formulation non locale de l'endommagement. La pertinence de cette approche est illustrée à travers différents cas représentatifs. L'approche non locale permet de corriger la dépendance du maillage et de maîtriser le processus de rupture par bande de localisation. La deuxième partie du travail porte sur la modélisation de l'endommagement chimique par lixiviation des matériaux cimentaires. Un modèle phénoménologique chimique est d'abord précisé permettant de définir le processus de l'endommagement chimique dépendant de la dissolution du squelette solide et de la diffusion des ions calcium dans le fluide interstitiel. Un modèle élastoplastique couplé à l'endommagement chimique est ensuite mis en place et appliqué à la dégradation chimique d'une pâte de ciment sur des chemins découplés et couplés. Des comportements spécifiques de la pâte de ciment tels que l'effondrement des pores et la déformation de fluage sont pris en compte. Les comparaisons entre les simulations numériques et les données expérimentales ont montré la capacité du modèle proposé pour la description du couplage hydromécanique et chimique.
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Serhal, Hani. "Influence des pressions anthropiques sur l'évolution des concentrations en nitrates dans la nappe de la craie du Nord de la France : applications au Cambrésis et au nord Audomarois." Lille 1, 2006. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2006/50376-2006-Serhal.pdf.
Full textAbstract:
En France, les concentrations en nitrates observées dans les eaux souterraines dépassent assez fréquemment le seuil de potabilité fixé à 50 mg/l. L'agriculture constitue la source principale d'apport des nitrates. Les eaux usées domestiques, les rejets industriels contribuent aussi à l'augmentation de ces concentrations. Les recherches réalisées dans deux bassins versants de la nappe de la craie de la France du Nord : le nord Audomarois et le Cambrésis, m'ont permis de répondre à plusieurs interrogations : quels sont les taux de participations respectives de l'agriculture et de l'urbanisation à l'augmentation des concentrations en nitrates dans les eaux souterraines ? Quelle est l'évolution prévisible (jusqu'à 2020) de ces concentrations ? Les mesures adoptées (programme Ferti-Mieux et amélioration des rejets grâce aux stations d'épurations) peuvent-elles répondre à l'objectif fixé par la Directive Cadre Européenne (DCE) ? Quelles sont les captages d'eaux potables les plus menacés par l'évolution négative des teneurs en nitrates ? J'ai modélisé la transformation et le transfert des nitrates, issus des activités agricole et urbaine, dans la zone racinaire, dans la zone non-saturée et dans la zone saturée. J'ai réalisé ces modélisations à l'aide de quatre logiciels: AgriFlux, VS2DT, MODFLOW et MT3D. J'ai d'abord appliqué les modèles sur les parcelles de référence afin de tester et de caler les logiciels avant le passage à la modélisation à l'échelle du bassin versant. Puis j'ai effectué la modélisation à l'échelle des bassins versants en les découpant en mailles supposées homogènes. La recherche que j'ai réalisée sur le champ captant de Houlle et Moulle (nord Audomarois) consistait à quantifier les nitrates lessivés sous la zone racinaireLa modélisation est basée sur des données réelles fournies par les enquêtes de terrain et les données du Recensement Général Agricole (RGA). Les communes de la zone d'étude sont classées en quatre types selon leurs pratiques culturales. A chaque type j'ai attribué une rotation culturale. La modélisation, qui a débuté en 1965, s'étend jusqu'en 2003 dans le but de mieux comprendre l'influence de la variation des pratiques culturales (rotation et fertilisation) sur la variation de la qualité de l'eau alimentant la nappe. La modélisation permet de démontrer que la mise en place du programme Ferti-Mieux a déjà, dans la plupart des cas, conduit à un abaissement significatif des concentrations en nitrates dans l'eau lessivée. Dans l'arrondissement de Cambrai, j'ai réalisé un modèle intégré permettant de modéliser la transformation et le transfert des nitrates en partant de la surface du sol jusqu'à la zone saturée. J'ai pris en compte l'impact des nitrates d'origine agricole ainsi que ceux provenant des agglomérations. Le suivi des fertilisations, l'augmentation du nombre de stations d'épurations urbaines et l'amélioration de leurs performances diminuent les apports nitratés de surface. Mais l'effet de ces améliorations sur la qualité, des eaux de la craie n'est pas partout synchrone. Les comparaisons entre les piézométries mesurées et celles calculées, ainsi que les comparaisons entre les concentrations en nitrates mesurées et celles calculées m'ont permis de caler correctement les modèles hydrodynamiques et hydrodispersifs dans la zone non-saturée et dans la zone saturée. J'ai ensuite pris des hypothèses les plus vraisemblables des intrants azotés jusqu'en 2020. Cette évolution prospective de la qualité de l'eau de la craie permet à la fin de répondre à l'un des objectifs de la DCE et aussi de permettre l'optimisation de la gestion de l'aquifère de l'arrondissement de Cambrai
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Komar, Wieslaw. "Relations constitutives viscoélastiques pour des tissus techniques." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2007/50376-2007-159.pdf.
Full textAbstract:
La thèse décrit un essai d'application des relations constitutives pour identifier les propriétés mécaniques d'un tissu technique en tenant compte des phénomènes viscoélastiques. L'étude a été menée sur le tissu technique PANAMA, matériau composite dont la trame est enduite sur les deux faces d'une mince couche de PVC. Dans le cadre de son travail, l'auteur présente et analyse des publications consacrées au développement de la théorie et aux applications d'ingénieur dans le domaine de la mécanique du solide viscoélastique. Une attention particulière est portée sur les lois constitutives viscoélastiques utilisées pour des calculs dans des cas uni-axiaux de contrainte. Par la suite, une méthode d'identification des paramètres de lois constitutives a été élaborée et des valeurs de paramètres de deux modèles constitutifs viscoélastiques ont été déterminées. Il s'agit du modèle linéaire de Zener et du modèle non-linéaire de Schapery. La vérification des résultats obtenus a été faite en comparant la modélisation numérique de la traction uni-axiale à vitesse constante et des essais de fluage avec des résultats expérimentaux. La qualité satisfaisante des paramètres viscoélastiques identifiés est confirmée par l'analyse statistique des valeurs obtenues.
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Zhang, Yu. "Etude expérimentale et modélisation du comportement mécanique d’une roche tendre." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10052/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans le cadre des recherches et vise à contribuer à la compérension du comportement mécanique d’une roche tendre (i.e. cataclastique grès). La roche étudiée se trouve dans une fondation d’un barrage, situé dans le sud-ouest de la chine. L'accent de des travaux réalisés dans cette thèse a concerné le comportement à long terme du matériau étudié.Pour caractériser le comportement mécanique et identifier les principaux paramètres qui le gouvernent, il était nécessaire d’aborder en première lieu avec une approche expérimentale. De nombreux essais ont été réalisé, tel que des essais de compression, des essais de fluage triaxiale et des mesures de perméabilité. On constate que la réponse mécanique du matériau dépends fortement la microstructure et les propriétés mécaniques ainsi que les contraintes appliquées. En se basant sur les résultats expérimentaux, un modèle unifiée est proposé pour décrire le comportement à court terme et à long terme du matériau étudié. Dans le modèle proposé, les principales caractéristiques observées dans les expériences sont prises en compte, en particulier des déformations irréversibles, la dépendance de la pression, la transition volumétrique entre le compaction et la dilatation ainsi que le fluage. La performance du modèle proposé est tout d’abords validé sur les essais homogènes. A la fin, une validation plus poussée de ce modèle a été réalisée dans le cadre d’applications à étudier la performance de la fondationThe short term and long term mechanical behaviors of cataclastic sandstone are investigated in this dissertation. The studied material is cored from the fault zone in the dam foundation of a hydropower station in southwestern China. The emphasis is put on the long-term behavior of studied material. For this, conventional compression tests, multi-stage triaxial creep tests as well as the permeability measurements are performed. The mechanical behavior of studied rock is derived based on the experimental investigation. The mechanical responses of studied material are not only functions of the material properties, but are also related to applied stress. Based on the experimental investigation, a unified creep model is proposed to describe the instantaneous and time-dependent behavior of cataclastic sandstone. Main features observed in experiments are taken into account, in particular irreversible deformations, pressure dependency, volumetric transition between compaction and dilatancy and creep. The performance of the model is examined by comparing numerical simulations with test data in representative load paths. Finally, the model is applied to analyze the long term stability of a foundation of hydropower station
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Lee, Jae Rock. "Étude et modélisation de l'endommagement des stratifiés carbone-époxy (± 45°)2s et (0°/90°)2s." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI207.
Full textAbstract:
Dans le cas de la structure (±45")2s à matrice fragile (T300/5208), nous avons déterminé la valeur d'endommagement à partir de la diminution de la rigidité due au développement de la déformation permanente, lors d'un essai de traction monotone. D'après cette nouvelle conception du développement d'endommagement, nous avons modélisé le développement d'endommagement sous des sollicitations variées : fatigue, fluage et fatigue interrompue par le fluage. L'étude de la même structure (±45")2s avec une matrice ductile (T300/914), montre la nécessité d'une analyse approfondie de l'effet de la ductilité sur le développement d'endommagement. Pour la structure (0°/90°)2s (T300/5208, T300/914), la modélisation d'endommagement doit tenir compte de l'influence des fissures transversales sur la rupture des fibres. Pour les chargements complexes, le comportement non linéaire des fibres (0°) rend très difficile l'utilisation de l'évolution des rigidités pour le suivi du dommage.
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Kammouna, Zainab. "Effect of creep strains on the residual mechanical properties of concrete." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI038/document.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est d’étudier l'influence du fluage sur les propriétés mécaniques résiduelle du béton. En effet, les sections des éléments d’une structure précontrainte sont majoritairement soumise à une contrainte de compression. En raison de la relaxation des contraintes (due au fluage du béton notamment) et de la charge appliquée, des contraintes de traction peuvent apparaitre au cours de la vie de l’ouvrage. Ainsi, il est nécessaire de connaître la valeur des propriétés mécaniques résiduelles après l'effet de fluage.Le travail se concentre sur le fluage propre (sans échange hydrique avec le milieu environnant) et il comprend une partie expérimentale et une partie numérique. Dans la partie expérimentale, des essais de fluage en compression et en traction indirect (essai Brésilien) ont été effectués sur le béton en utilisant différents niveaux de chargement appliqué à différents âges du béton. A la fin de chaque essai de fluage, un essai quasi statique a été réalisé sur le même béton pour déterminer l'effet du fluage sur les propriétés mécaniques résiduelles. Afin de vérifier l'effet d’une précharge en compression sur la résistance en traction, comme dans le cas d’une structure précontrainte vieillissante ou soumise à un chargement accidentelle, une campagne d’essai Bresilien avec un préchargement quasi statique en compression a également été réalisée. Les résultats montrent que le comportement après fluage dépend fortement de l’âge de chargement et du sens de sollicitation. Numériquement, un modèle mésoscopiques a été utilisé pour simuler le fluage et les propriétés mécaniques après fluage. En effet, sous un chargement constant seule la pâte de ciment flue tandis que les agrégats agissent comme un obstacle à ce fluage. Par conséquent, les contraintes de traction se produisent à l'interface pâte de ciment/agrégats conduisant à microfissures dans cette zone Les déformations viscoélastique sont correctement reproduite à différents niveaux de chargement mais la modification du comportement résiduel du béton ne peut pas être uniquement expliqué par la micro-fissurationThe aim of this study is to evaluate the effect of creep on the concrete mechanical properties evolution. In prestress structures, in the first concrete is completely subjected to compressive stresses. With time, due to relaxation of the prestressed cables and applied load, some tensile stresses may take place in the concrete. So, it is necessary to know the value of the residual mechanical properties after creep effect.The work which concerns only with basic creep (where there is no drying), includes an experimental part and a numerical part. In the experimental part, compressive and tensile (Brazilian) creep tests were carried out on the concrete using different loading levels that applied at different ages of concrete.At the end of each creep test a strength test was carried out on the same concrete for determining the creep effect on the residual mechanical properties. To evaluate the effect of quasi-instantaneous loading in compression and then in tension, some preloading compressive tests were carried out. These tests were accomplished especially to distinguish the effect of quasi-instantaneous effect from that of creep. A quasi-instantaneous compressive test was achieved until a given level and then a Brazilian strength test was carried out to evaluate the effect of compressive preloading on the tensile strength.Numerically, a mesoscopic model was developed for simulating creep and mechanical properties after creep had taken place. The reason for which this mesoscopic technique was used is related to the fact that under the considered loading level of concrete, only the cement paste creeps while the aggregate act as an obstacle to this creep. As a result, tensile stresses arise at cement past-aggregate interface leading to micro cracks at this zone. With this technique, creep strain can generate some damage at mesoscale without any coupling between creep and damage as in sence phenomenological models
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El, Janyani Sanae. "Incidence des bétoires et de la karstogenèse des plateaux crayeux de la Haute-Normandie sur le fonctionnement hydrologique de l'aquifère de la craie : modélisation hydrogéologique des influences climatiques à différentes échelles spatio-temporelles." Phd thesis, Université de Rouen, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00920267.
Full textAbstract:
Le karst de la craie des plateaux de Haute-Normandie comprend dans sa partie supérieure une zone épikarstique avec les formations résiduelles à silex recouvertes par une couverture de loess du Quaternaire. Des plateaux au relief monotone, profondément incisés par les vallées, occupent plus de 80% des surfaces des bassins versants et sont affectés par la présence de nombreux points d'engouffrement rapide des eaux : dolines, régionalement appelées bétoires. L'aquifère de la craie constitue donc un bon exemple d'aquifère karstique sous couverture dont les modalités de recharge sont complexes et les ressources en eaux soumises à l'impact du soutirage des formations superficielles et de l'érosion des sols. Les principaux objectifs de ce travail de thèse sont, d'abord, de comprendre les mécanismes de karstogenèse à l'origine des bétoires et des réseaux karstiques en définissant l'influence de l'organisation morphostructurale des plateaux sur les modalités de recharge de l'aquifère de la craie. L'ambition est ensuite de calibrer une modélisation de l'évolution spatiale de la piézométrie, prenant en compte la transformation du signal climatique en fonction des caractéristiques du système d'introduction épikarstique et du contexte morpho-structural régional. Dans ce projet de thèse, nous avons tout d'abord, déterminé les zones sensibles aux développements de bétoires (karst d'introduction), ensuite, nous discutons de l'importance des connexions entre le karst d'introduction et le karst de restitution, en identifiant notamment, l'évolution spatiale de la part des transferts karstiques rapides dans les écoulements amont-aval de l'aquifère au sein des signaux hydrologiques régionaux. Parallèlement, nous avons étudié le transfert dans la zone épikarstique, en se focalisant notamment sur le rôle des formations superficielles et des bétoires dans les processus de recharge de l'aquifère de la craie. Les variations des signaux hydrologiques sont aussi analysées en regard du rôle d'autres paramètres hydrogéologiques, à savoir la puissance de l'aquifère et le contexte morpho-structural à l'aide d'outils variés d'analyse statistique. Dans ce contexte, nous démontrons l'hétérogénéité introduite par le drainage karstique dans la zone saturée sur l'organisation des écoulements souterrains ainsi que l'influence des gradients hydrauliques sur les écoulements en analysant la variation spatio-temporelle des concentrations en nitrates des eaux souterraines. Enfin, ces résultats ont été déployés pour discuter et adapter un modèle régional distribué en régime permanent (reproduction de la carte piézomètrique de 2006) en utilisant le modèle MARTHE, modèle à différences finies (©BRGM). Les premiers résultats obtenus sont satisfaisants, ils ont été améliorés en utilisant les résultats d'un modèle global à réservoirs, le modèle GARDENIA (©BRGM) performant à l'échelle des bassins versants.
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Tran, Tan Huy. "Contribution à l’établissement d’un modèle rhéologique thermo-hydro-chimio mécanique de l’argilite du Callovo-Oxfordien." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10179/document.
Full textAbstract:
Le travail concerne la simulation des ouvrages de stockage des déchets radioactifs en formation géologique profonde installés dans l’argilite du Callovo-Oxfordien.Il comporte 3 parties : La première présente le modèle SC2D (Swelling Creep Diagenesis Damage) utilisé pour évaluer les comportements de l’argilite ; La deuxième présente les applications du modèle SC2D pour décrire les zones EDZ des ouvrages excavés. Ces zones sont caractérisées par les domaines où les coefficients d’endommagement sont unitaires. Les coefficients d’endommagement sont évalués à partir d’une extension de la relation de Mazars en considérant les déformations d’extension dans les directions de diagenèse ; La troisième partie concerne les effets différés autour des ouvrages après l’excavation, ils sont représentés par les vecteurs vitesses de déformation dont les amplitudes sont gouvernées par les niveaux d’endommagement et les déviateurs des contraintes. La comparaison entre des mesures de convergences in situ et des résultats modélisés permet de valider le vecteur vitesse de déformationThe study aims to evaluate the radioactive waste storage structures in argillite Callovo- Oxfordien : The first part presents the model SC2D (Swelling Creep Diagenesis Damage) used to simulate the behaviour of argilite, this model is based on special hydro-mechanical characteristics of the argillite Callovo-Oxfordien; The second part shows the applications of SC2D model to describe anisotropic damaged areas around the excavated structures. These EDZ zones are determined when the damage coefficients are unitary and the discontinuities activate when damage coefficient reaches unity, damaged coefficients are calculated from an extension of Mazars by considering the extension deformation in the directions of diagenesi; the final part discussess the delayed effects around the structures after excavation; they are represented by the deformation velocity vectors whose amplitudes are governed by the level of damage and the deviatoric stress. The comparison between in situ convergence measurements and modeled results validates the deformation velocity vectors
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Lacherez-Bastin, Sabine. "Contribution à l'étude de la migration des nitrates dans le sol et la zone non saturée de la nappe de la craie dans le Nord de la France : modélisation intégrée des nitrates dans le bassin versant de l'Escrebieux." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2005/50376-2005-Lacherez-Bastin.pdf.
Full textAbstract:
La directive Cadre sur l'Eau impose de considérer les eaux souterraines contenant plus de 50 mg/l comme de mauvaise qualité chimique. Compte-tenu de la vitesse supposée des nitrates dans la zone non saturée crayeuse de 0. 5 rn/an et de la profondeur de la nappe de la craie, l'objectif était ici de fournir un outil caractérisant les nitrates lessivables dans le sol puis leur cheminement dans la zone non saturée crayeuse et enfin leur migration au sein de la nappe de la craie. Plusieurs campagnes de sondages de la zone non saturée crayeuse dans le bassin Artois Picardie, avec prélèvements de sol et analyses en laboratoire, ont été réalisées de 1996 à 2003. Plusieurs parcelles ont été sondées à la fois en période sèche, mais aussi en période très humide. Les résultats d'analyse et leur interprétation par la méthode des bilans AZOBIL et CORPEN à l'aide des historiques culturaux ont permis de mettre en évidence que le mode d'écoulement de l'eau à travers la zone non saturée crayeuse dépend exclusivement des conditions de saturation du sous-solEn période sèche, l'écoulement se fait à 85 % par effet piston au sein de la matrice poreuse crayeuse, avec une vitesse de l'ordre de 0. 6 rn/an sous un recouvrement argileux supérieur à 5 m, 1. 0 rn/an sous un recouvrement limoneux et enfm 1. 25 m sous un recouvrement sableux. Dans des conditions de saturation importante, l'écoulement par les fissures peut venir égaler voire supplanter le mode d'écoulement par effet piston. Les vitesses de migration des nitrates sont " brusquement" accélérées, pendant une courte période, au droit de la zone fissurée. On observe en général un décalage de l'ordre de 5 m d'une fraction du front de pollution azotée par l'intermédiaire des fissures. La modélisation intégrée des cycles de l'eau et de l'azote au droit du bassin versant de l'Escrebieux montre que le module nitrates, que nous avons développé, restitue correctement les observations de terrain effectuées aux droit des différents piézomètres de suivi de la qualité de la nappe de la craie de ce bassin
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Rafeh, Faten. "Three dimensional modelling for the long term stability analysis of underground cavities." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10156/document.
Full textAbstract:
La présence de carrières souterraines abandonnées dans le nord de la France, à proximité de zones urbanisées, est à l’origine de problèmes importants touchant à la sécurité des personnes et des constructions, d’une part, et à l’élaboration de plans d’urbanisme d’autre part. Dans ce cadre, cette thèse présente une étude numérique de comportement mécanique et stabilité de carrières souterraines creusées il y a longtemps dans la craie du nord de la France. Elle a pour objectif de proposer une approche complémentaire aux observations et investigations naturalistes. Ces dernières confirment la présence de familles des joints stratifiées dans la craie du nord de la France et d’autres fractures qui se développent due à la dégradation. Ainsi, le premier objectif est de rendre compte du comportement anisotrope induit par la présence de ces joints. Un critère de rupture orienté est développé et différents mécanismes de plasticité sont considérés pour générer cet effet. Une modélisation numérique tridimensionnelle d’une excavation est mise en œuvre. Une procédure de réduction des paramètres de résistance au cisaillement est proposée pour les joints afin d’étudier leur influence sur les mécanismes de déformation et de rupture et sur la stabilité. Les effets du temps et les mécanismes de dégradation induits par différents facteurs aggravants ont aussi un rôle important. Une approche de dégradation dépendante du temps a été développée pour l’analyse des mécanismes de déformation et de rupture en fonction du temps et pour l’estimation de la stabilité à long terme. Enfin, pour l’estimation préliminaire de la stabilité des carrières, des formules empiriques et des abaques sont proposésThe presence of unexploited underground cavities in the region of North France regarding their close proximity to urbanized areas, poses serious problems in terms of security of both people and constructions on one hand, and induces a strong constraint against the planning and urban development on the other hand. In this framework, this thesis presents a numerical study of the mechanical behaviour and the long term stability of underground cavities excavated in the chalk substratum of North France. It aims to provide a complementary understanding to geological investigations and observations carried out. This latter shows that stratified joints are present in the chalk layers as well as fractures developing due to the degradation of chalk with time. Hence, the first target is to account for the anisotropic behaviour induced due to the presence of these joints. An oriented yield criterion is developed where several mechanisms of plasticity are considered to generate this effect. A three dimensional numerical model of the excavation is executed. An approach for reducing shear strength properties of the joints is proposed to study the joints influence on the strain and failure mechanisms and on the stability state of the cavity. Degradation mechanisms induced upon time in the presence of different aggravating factors create also a critical effect. A non-homogeneous time-dependent-degradation model is developed to analyse the time-dependent deformation and failure mechanisms and to assess the long term stability of these cavities. At the end, empirical formulae and abacuses are developed for a preliminary estimation of the stability of underground cavities of North France
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Grosjean, Catherine. "Anisotropie de comportement en fluage thermique de tubes gaine et de tubes guide en alliages de Zirconium. Développements expérimentaux et résultats." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT019G.
Full textAbstract:
Les tubes gaine et tubes guide réalisés en alliage de zirconium et utilisés dans les réacteurs à eau pressurisée constituent des éléments de structures essentiels de ce type de réacteur. Soumis à de multiples sollicitations (irradiation, corrosion, hydruration…), ils subissent aussi des contraintes mécaniques multiaxées à une température d'environ 320 °C, ce qui induit du fluage thermique. Cette thèse a pour but d'étudier l'influence de trois paramètres sur le comportement en fluage d'alliages de zirconium qui sont fortement anisotropes : le trajet de chargement, l'état métallurgique et la composition chimique. Compte tenu de la géométrie particulière de ces tubes mais surtout de la multiaxialité des chargements en service (pression interne qui augmente, contrainte axiale…), la première partie de la thèse a consisté en la mise au point d'un dispositif de fluage adapté. Celui-ci a été testé et validé en réalisant des essais sur Zircaloy 4 détendu. La suite de l'étude a été menée à une température fixe, 400 °C, en réalisant des essais pour déterminer deux courbes iso-vitesses de fluage (5 10-9 et 3,510-8 s-1) pour chacun des matériaux testés. La comparaison entre les résultats obtenus sur le Zircaloy 4 détendu et recristallisé a permis de déterminer les effets de l'état métallurgique sur le fluage dans cette gamme de vitesses. L'alliage de référence (M5®) nous a permis de montrer, qu'à cette température, pour cette gamme de contraintes, l'ordre des étapes de mise en charge ne semblait pas avoir d'influence sur le comportement en fluage. Les effets de l'oxygène, de l'étain et du fer ont pu être étudiés grâce à 5 autres alliages (M5® haut et bas oxygène, quaternaires Q12, Q32 et Q42). Enfin, à l'aide du logiciel Sidolo, en utilisant d'une part la base expérimentale sur le M5® et d'autre part celle sur le Zircaloy 4 recristallisé, deux modélisations macroscopiques ont été ajustées sur les résultats expérimentaux. La première utilise un critère de Von Mises (isotrope), la seconde un critère de Hill plus adapté pour les matériaux anisotropes. Aucun de ces deux modèles ne parvient à rendre compte de la forte anisotropie du comportement de fluage à 400°C en particulier pour des valeurs de σZZ / σθθ entre 0,5 et 1Fuel rods and cladding tubes in zirconium are essential structural parts of Pressurized Water Reactors. There are submitted in service to aggressive environment (vapour at ~320°C, 155 bars, and irradiation) and to multiaxial mechanical loadings leading to thermal creep which has to be quantified. The present work aims to determine the effects of 3 parameters on the mechanical behaviour of different zirconium alloys: the loading path, the metallurgical state (stress-relieved, recrystallized) and the chemical composition. The first step to take was to develop a new device adapted to different geometries of tubes, and to validate it by comparing experimental results obtained upon the stress-relieved Zircaloy 4 to bibliographical results. Second, a large database has been constituted on the M5® in order to highlight the effects of an overloading or of cycling on the circumferential stress, and of the loading path (application of the axial then the circumferential stress, or the contrary or proportional loading). Then by comparing the behaviour of the recrystallized and the stress-relieved Zircaloys 4, the effects of the metallurgical state on this hexagonal alloy on the creep behaviour have also been studied. Lastly, the effects of oxygen, stain and iron have been quantified due to 5 other alloys (M5® low and high oxygen, Q12, Q32 and Q42). The last step of this work corresponds to the model of the macroscopic behaviour of 2 alloys (M5® and Zircaloy 4) with isotropic and anisotropic criteria to prove the necessity of developing a new and strong model adapted to highly anisotropic alloys like Zirconium alloys
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Zheng, Lifeng. "Contribution à la modélisation du comportement différé du massif rocheux fracturé." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10060/document.
Full textAbstract:
La stabilité à court terme et à long terme sont deux aspects importants dans l'analyse de la stabilité des pentes. L'objectif de cette étude est de proposer des modèles numériques pour simuler le comportement mécanique à court terme et à long terme de la matrice rocheuse et joints rocheux. Pour la matrice rocheuse, un modèle élasto- endommagement qui prend les deux situations, de compression et de traction en compte est utilisé. Un paramètre est introduit pour mettre l'accent sur l'influence de la pression de confinement. Et puis un modèle de fluage de la matrice rocheuse qui compte le paramètre de dommages comme une variable dépendant du temps est proposé. Les résultats des simulations montrent un exact accord avec les résultats expérimentaux. Généralement, joints rocheux sont la partie la plus fragile dans les structures rocheuses. Pour joints rocheux, l'aspérité de la surface commune est représentée par un paramètre JRC. Ce paramètre est lié à l'angle de frottement, et donc affecte la rigidité en cisaillement de joint. Dans ce travail, un modèle constitutif est employé sur la base de cette théorie présentée, et le paramètre JRC est proposé comme une variable dépendante du temps, ce qui représente la dégradation de l’aspérité avec le passage du temps. Une simulation est réalisée et vérifiée que ce modèle est capable de décrire les phénomènes de fluage. Extended finite element method (XFEM) est introduit et appliqué dans le modèle de joint de décrire exactement l'état réel des joints. Une simulation d'une structure complexe est effectuée à la fin pour vérifier la capacité de simuler de ces modèlesShort-term and long-term stability are two important aspects in analyzing slope stability. The objective of this study is to propose the numerical models to simulate the short and long-term mechanical behaviour of rock matrix and rock joint. For rock matrix, one elasto-damage model which takes both the compressive and tensile situations into account is employed. One parameter is introduced to emphasize the influence of confining pressures. And then one creep model for rock matrix which considering the damage parameter as a time-dependent variable is proposed. The simulation results show great agreement with experimental results. Generally, rock joints are the most fragile part in rock structures. For rock joint, the asperity of joint surface is represented by a parameter JRC. This parameter is related to the friction angle, and then affects the shear stiffness of joint. In this work, a constitutive model is employed based on this theory, and then the parameter JRC is proposed to be a time-dependent variable, which represents the graduate degradation of joint asperity with time passage. One simulation is performed and verified that this model is capable to describe creep phenomena. The extended finite element (XFEM) theory is introduced and applied in the joint model to exactly describe the real condition of joint. A simulation of one complicated structure is performed at last to verify the simulating ability of these models
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Adia, Jean-Luc. "Modélisation multi échelle des phénomènes de retrait et de fluage dans les matériaux cimentaires : approches numériques couplant les éléments finis et la méthode de Lattice-Boltzmann." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1013/document.
Full textAbstract:
Dans les structures en béton précontraint, les phénomènes de fluage et de retrait tendent à réduire les efforts de précontrainte initialement prévus pour maintenir le béton dans un état minimisant les forces de traction et donc la fissuration. La compréhension et la prédiction de ces phénomènes par le biais de modèles sont donc primordiales pour la conception et la maintenance à long terme des ouvrages du génie civil tels que les enceintes de confinement des centrales nucléaires.L’objectif de cette thèse est d’élaborer un cadre de modélisation micromécanique pour décrire de manière unifiée le retrait et le fluage dans les matériaux cimentaires. Pour cela, l’étude se base sur l’échelle de la microstructure poreuse du gel de C-S-H où les mécanismes intrinsèques de ces déformations différées du béton opèrent. Une approche d’homogénéisation numérique modélisant ces phénomènes dans des microstructures poreuses à morphologies quelconques est développée. Une description explicite du réseau poreux ainsi que de la phase liquide de l’eau pendant les processus de séchage/humidification est prise en compte. Les mécanismes concernant lesdéformations différées dans la phase solide sont modélisés par la théorie de la microprécontrainte-solidification (MPS). Les simulations à l’échelle microscopique sont réalisées par une approche originale couplant la méthode de Lattice Boltzmann (LBM) et la méthode des éléments finis (FEM). La LBM est utilisée pour décrire la distribution du liquide capillaire à l’échelle du pore,tandis que la FEM est employée pour simuler la déformation du squelette solide sous l’action combinée de l’eau dans l’espace poreux et d’un chargement macroscopique.La démarche proposée permet, au travers des simulations, de mieux comprendre les mécanismes liés à la non saturation et aux effets capillaires dans les milieux poreux. En particulier, la prise en compte de morphologies réalistes de microstructures et des ménisques formés conduit à différents régimes de retrait/gonflement. Ainsi les effets de l’intensité de la pression capillaire,de la tension de surface et des surfaces de chargement sur la réponse élastique du squelette solide sont évalués. Enfin, nous proposons une extension des approches précédentes au cas d’un squelette viscoélastique se déformant sous les effets de la pression capillaire et des tensions de surface. A partir des observations numériques réalisées, nous proposons un modèle pour décrire le fluage et le retrait du gel de C-S-H de manière unifiéeIn pre-stressed concrete structures, creep and shrinkage tend to reduce the pre-stress forces which are initially produced so as to maintain concrete in a state minimizing traction forces and then cracks. Understanding and predicting these phenomena through models are thus highly important for the design and durability of civil engineering structures, such as containment buildings in nuclear power plants.The objective of this thesis is to develop a micromechanical modeling framework to describe shrinkage and creep in cementitious materials in a unified manner. For this purpose, the study focuses on the scale of the porous structure of the C-S-H gel where the intrinsic mechanisms of delayed strains are active. A computational homogenization approach is developed to model these phenomena in porous structures with arbitrary morphologies. An explicit description of the porous network and of the liquid phase of water during the drying/humidification process is taken into account. The mechanisms related to delayed strains in the solid phase are modeled by the microprestress-solidification theory (MPS). The simulations at the microscale are conductedbased on an original approach coupling the Lattice Boltzmann method (LBM) and the finite element method (FEM). The LBM is used to describe the distribution of capillary water in the porous structure, whereas the FEM serves as modeling the strain of the solid skeleton under the capillary water effets and a macroscopic load.The proposed method allows, by means of the simulations, to better understand the mechanisms related to the capillary effects in the porous structure. More specifically, taking into account realistic morphologies of microstructures and of the formed menisci lead to different regimes of shrinkage/swelling. Then, the effects of capillary pressure intensity, of surface tension and of morphologies of capillary surfaces on the elastic response of the solid skeleton are evaluated. Finally, the above approaches are extended to the case of a viscoelastic solid deformed under the action of the capillary water. From numerical observations, we propose a model is proposed to describe the creep and shrinkage of C-S-H gel in a unified way
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Steckmeyer, Antonin. "Caractérisation et modélisation du comportement mécanique à haute température des aciers ferritiques renforcés par dispersion d'oxydes." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00819136.
Full textAbstract:
Le renforcement par dispersion d'oxydes nanométriques permet, d'une manière générale, d'améliorer la résistance mécanique des matériaux métalliques. Il autorise donc une augmentation de leur température maximale d'utilisation. De nombreux travaux de recherche sont menés au Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives sur les aciers ODS, pour Oxide Dispersion Strengthened steels. S'inscrivant dans le cadre du développement du nucléaire civil de quatrième génération, ces travaux ont pour but de qualifier un matériau pouvant être utilisé en tant que matériau de gainage combustible à une température de 650℃. Ce travail de thèse a pour objectif d'améliorer la compréhension des propriétés mécaniques des aciers ODS, en cherchant d'une part à caractériser et à modéliser leur comportement en fluage, et d'autre part à caractériser leur nisotropie de comportement et à en identifier l'origine. Pour cela, de nombreux essais mécaniques ont été effectués entre 20℃ et 900℃ sur une nuance d'acier ODS ferritique de composition nominale Fe-14Cr1W0,26Ti + 0,3Y2O3 . Cette nuance a été élaborée au CEA, par mécanosynthèse puis extrusion à chaud, sous la forme d'une barre ronde. Les résultats obtenus démontrent la grande résistance mécanique à haute température de l'acier ODS étudié. Ils mettent également en évidence une forte dépendance de la ductilité et de la résistance du matériau vis-à-vis de la vitesse de sollicitation. Sur la base des différentes caractérisations expérimentales réalisées, un modèle de comportement macroscopique uniaxial a été développé. S'appuyant sur la description de trois écrouissages cinématiques et d'un terme de restauration statique, ce modèle démontre une capacité remarquable à reproduire le comportement mécanique du matériau en traction, en fatigue, en fluage et en relaxation. Par ailleurs, la caractérisation de l'anisotropie mécanique de la nuance d'acier ODS étudiée s'avère dépendre de la température. Deux modélisations polycristallines différentes ont été mises en place afin de reproduire cette anisotropie de comportement à partir des textures cristallographique et morphologique du matériau. Le désaccord observé entre les prévisions de ces modèles et les résultats expérimentaux conduit à formuler d'autres hypothèses sur la déformation des aciers ODS.
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Lopez, Delphine. "Comportement d’un thermoplastique renforcé de fibres de verre soumis à des chargements thermo-mécaniques." Thesis, Lorient, 2018. http://www.theses.fr/2018LORIS488/document.
Full textAbstract:
Les composites à matrice polymère sont de plus en plus utilisés dans le secteur automobile. Afin de remplir les conditions exigeantes du cahier des charges vis-à-vis des conditions de mise en service, les pièces en composite doivent maintenir leur forme géométrique sous des conditions thermo-mécaniques parfois extrêmes. Par exemple, un assemblage de hayon composite est soumis à des contraintes mécaniques élevées associées à des variations de température importantes lors des essais de validation du cahier des charges. Les enjeux de la thèse sont axés sur l’aide à la conception dans le domaine quasi-statique de pièces industrielles injectées en thermoplastique renforcé de fibres discontinues. L’amélioration des outils numériques doit permettre un dimensionnement virtuel optimal de ces pièces en anticipant les variations rencontrées en service et les distorsions résiduelles résultantes de chargements thermo-mécaniques. Cette démarche s’appuie sur la connaissance du comportement thermo-mécanique du matériau de l’étude, celui du renfort de hayon, un polypropylène renforcé à 40% en masse de fibres de verre discontinues, et sur la modélisation du comportement de ce type de matériauDiscontinuous fibers reinforced thermoplastic materials have been widely used for several years in the automotive industry. These parts must resist demanding service life conditions and must meet thermo- mechanical specifications. Indeed, structural automotive spare parts have to endure high temperatures, like a few tens of degrees Celsius, for a long duration, at least a few hours. As an example, a structural part of tailgate is subject to high mechanical loading, associated to strong temperature variations, during the validation test, regarding specifications. The purpose of this work is to improve the design of complex industrial parts, like the tailgate in quasi-static domain, by relying on numerical simulation. One of the challenges related to the use of such material, is to have a reliable virtual design of industrial parts by predicting the geometrical variations during service life conditions, and residual strain. Therefore, it is necessary to characterize and to model the thermo-mechanical behavior of the tailgate material, a polypropylene matrix reinforced with discontinuous glass fibers, with a given mass fraction of 40%
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Alfonso, Medina Hugo Leonardo. "Caractérisation et modélisation des assemblages multi-matériaux sous sollicitations mixtes quasi-statiques pour la conception des structures automobiles." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0118/document.
Full textAbstract:
Durant ces dernières années, les émissions de CO2 liées à l’utilisation des voitures ont atteint des niveaux critiques contribuant au réchauffement climatique et causant des problèmes de santé. Afin de réduire ces émissions, l’industrie automobile française a décidé de réduire la masse des véhicules via l’utilisation de matériaux plus légers tels que les matériaux composites. Cependant, les techniques d'assemblage classiquement utilisées ne sont pas compatibles pour assembler ces nouveaux matériaux à la structure du véhicule (acier et aluminium). Le principal objectif de cette étude a donc été la caractérisation et la modélisation de nouvelles techniques d'assemblages multimatériaux permettant une bonne résistance mécanique.Quatre techniques d’assemblages multi-matériaux (métal/composite) ont été étudiées : (i) le collage par goujon, (ii) la soudure laser, (iii) le rivetage auto-perçant et (iv) le collage. Des essais traditionnels de simple recouvrement et de traction transverse ont été utilisés pour caractériser les deux premières techniques. Ensuite, un nouveau test de caractérisation basé sur un dispositif Arcan modifié a été proposé pour analyser le comportement des assemblages rivetés et le collage. Parmi les quatre techniques testées, le collage a été retenu comme la technique la plus adaptée aux exigences de l'industrie. Par conséquent, des essais Arcan ont été réalisés afin de déterminer le comportement quasi-statique des adhésifs de l’étude (Betamate1822 et Sikapower498). Ces essais ont ensuite été utilisés pour proposer et identifier une nouvelle loi de comportement 3D viscoélastique spectrale non-linéaire. La procédure d'identification des paramètres des adhésifs n'est basée que sur trois essais de fluage multiniveaux, permettant un dimensionnement rapide des structures collées. Enfin, la loi de comportement proposée a été validée grâce à la bonne corrélation entre les prédictions numériques et les courbes expérimentales des essais monotones à différents vitesses de sollicitation et des essais de traction incrémentale.La présente étude a été développée dans le cadre d’un projet automobile. Néanmoins, les conclusions et les perspectives de l'étude peuvent être extrapolées à d'autres domaines tout aussi intéressantsNowadays, the emissions of CO2 due to the use of automobiles have reached critical levels causing global warming and health problems. In order to reduce these emissions, the French automotive industry has decided to reduce the car weight by means of the use of lighter materials such as composite materials. However, the classical joining techniques are not adapted to assembly these new materials to the structure of the car (aluminum and steel alloys). Therefore, the characterization and modeling of new joining techniques of dissimilar materials is a problem that has been treated in the current study.Four different joining techniques of dissimilar materials (metal/composite) have been studied: (i) stud bonding, (ii) laser welding, (iii) self-pierce riveting and (iv) adhesive bonding systems. Traditional lap-shear and cross-tension tests were used to characterize the first two joining techniques. Then, a new characterization test based on a modified Arcan device has been proposed to analyze the behavior of self-piercing rivet and adhesive bonding systems. Among all the four tested techniques, adhesive joints have been selected as the most adapted technique according to the requirements of the industry. Therefore, modified Arcan tests have been performed in order to determine the behavior of the adhesives of the study (Betamate1822 and Sikapower498). These tests were then used to propose and identify a new 3D non-linear viscoelastic spectral model. The identification procedure of the material parameters is only based on three multilevel creep tests, which permits the rapid dimensioning of adhesively bonded structures. Finally, the proposed behavior law was validated by the good concordance between the numerical predictions and the experimental curves of monotonic tests at different loading rates and increasing cyclic tests.The current study was developed in the framework of an automotive project. Nevertheless, the conclusions and prospects of the study can be extrapolated to other interesting fields