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Dissertations / Theses on the topic 'Elasticity; Plasticity'
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Sherif, Feysel Nesru. "MATLAB FEM Code - From Elasticity to Plasticity." Thesis, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for bygg, anlegg og transport, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:no:ntnu:diva-18638.
Full textAbstract:
A MATLAB Finite Element code for plane strain analysis of footings on an Elasto-plastic material using the Mohr Coulomb failure criteria has been developed. The first step is to develop codes for mesh generation and Gaussian numerical integration. Next, the force matrix, the stiffness matrix and the self weight matrix are assembled. After that functions for non linear analysis such as the plastic potential derivatives are formed. Finally plots of the mesh, displacement shadings, stress shadings and stress-strain curves are developed. For the purpose of verification results from the code for biaxial test are compared with the theoretical solution. Additionally comparison is made between the code and prandtl’s bearing capacity solutions for a footing problem. These results show that accuracy depends on two factors: - the type of the element and the number of elements used. The three node triangular element and the four node rectangular element give less accurate results when compared to higher order element types. And for a relatively accurate result the number of elements should be too high.
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Attaway, Stephen Wayne. "A stress-based finite element method for computational elasto-plastic analysis, using an endochronic theory of plasticity." Diss., Georgia Institute of Technology, 1986. http://hdl.handle.net/1853/20792.
Full text
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Wen, Jion. "Mixed finite element analysis with application to spot welding." Thesis, University of Newcastle Upon Tyne, 1994. http://hdl.handle.net/10443/346.
Full textAbstract:
A mixed finite element method is introduced in this thesis by two or three first-order C0 stress functions for plane or axisymmetric problems respectively, which satisfy the force equilibrium equations, along with a constraint to impose the moment equilibrium equations. The stresses so expressed are equivalent to those in terms of the higher order Airy or Love stress function. With compatibility condition satisfied in the same way as in a displacement finite element (FE) method, the remaining constitutive relation in elasticity, i.e. Hooke's law, is satisfied by minimizing a mixed functional, with variables of the displacement vector and two/three first-order stress functions. Some elementary problems in plane and axisymmetric elasticity are solved by this method. It is found that for an incompressible solid and a solid with a crack, the mixed model yields better results than the conventional FE method. The effects of Gaussian integration and Poisson's ratio on the solution are discussed in detail. Special attention is paid in bending a beam and a disc, where the importance of the constraint to enforce moment equilibrium is studied. For rigid-perfect-plasticity, the Levy-Mises flow rule and the corresponding yield condition are satisfied by another extremum principle. By substituting the plastic part of the elasto-plastic strain into the extremum for rigid plasticity, and the elastic part of the elasto-plastic strain into the extremum for elasticity, an extremum principle for elasto-plasticity is established straightaway. Applications of this method to some wellknown examples are discussed. In comparison with the conventional displacement method and/or analytical solution, this method offers very satisfactory results and good convergence of the solution. An interesting feature of this method is that the value of each functional indicates in some degree the solution error at a giving point or region. This may provide useful information for accuracy control or a remeshing procedure. A more sophisticated problem is solved by a so-called mixed fluid-FE model, which is the simulation of the flow of an adhesive between two aluminium sheets squeezed by a pair of electrodes in spot-process. The effects of various factors on the formation of the entrapment of the adhesive in the central area of faying surface are studied in detail. Very close results between displacement method and the mixed method are obtained in this study.
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Lambert, Dennis M. "Three-dimensional aspects of elastic/plastic crack growth." Diss., Georgia Institute of Technology, 1994. http://hdl.handle.net/1853/16439.
Full text
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Pollitz, Ernest Theodore. "Studies on elastic-plastic fracture mechanics." Thesis, Georgia Institute of Technology, 1989. http://hdl.handle.net/1853/18363.
Full text
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Boatwright, David W. "An elastic-plastic fracture mechanics analysis of semi-elliptical surface crack growth." Thesis, Georgia Institute of Technology, 1993. http://hdl.handle.net/1853/19563.
Full text
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Rush, Phillip J. "An elastic-plastic fracture mechanics methodology for the growth of semi-elliptical surface cracks." Thesis, Georgia Institute of Technology, 1992. http://hdl.handle.net/1853/18966.
Full text
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Reiher, Jörg Christian [Verfasser]. "A thermodynamically consistent framework for finite third gradient elasticity and plasticity / Jörg Christian Reiher." Magdeburg : Universitätsbibliothek, 2017. http://d-nb.info/1133541526/34.
Full text
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Onofrei, Daniel T. "Homogenization of an elastic-plastic problem." Link to electronic thesis, 2003. http://www.wpi.edu/Pubs/ETD/Available/etd-0430103-121632.
Full text
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Picallo, González Clara Beatriz. "A Mesoscopic Study of Plasticity and Fracture in Disordered Materials." Doctoral thesis, Universidad de Cantabria, 2010. http://hdl.handle.net/10803/10648.
Full textAbstract:
Understanding how materials deform and break is a subject of critical importance in industry. At the same time, it requires from the knowledge of the basic processes governing the phenomenon and hence, fundamental physics research is a must. The presence of power law distributions in both temporal and spatial properties and the universality of the behavior seem to suggest that fracture and plasticity could be explained as some type of critical phenomena. This means that there should be some general principles that rule the process and that are more important than a detailed description of the interactions and atomic structure of the media. Hence, simplified theoretical approaches based on fundamental concepts can help to capture the essential ingredients in the system. This Thesis is devoted to the study of the deformation and failure of materials in the presence of disorder with the help of statistical mechanics tools and models.
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Bertin, Nicolas. "On the role of lattice defects interactions on strain hardening: A study from discrete dislocation dynamics to crystal plasticity modelling." Diss., Georgia Institute of Technology, 2015. http://hdl.handle.net/1853/54370.
Full textAbstract:
This thesis focuses on the effects of slip-slip, slip-twin, and slip-precipitates interactions on strain hardening, with the intent of developing comprehensive modelling capabilities enabling to investigate unit processes and their collective effects up to the macroscopic response. To this end, the modelling strategy adopted in this work relies on a two-way exchange of information between predictions obtained by discrete dislocation dynamics (DDD) simulations and crystal plasticity laws informed by DDD. At the scale of lattice defects, a DDD tool enabling simulations on any crystalline structure is developed to model dislocation-dislocation, dislocation-twin and dislocation-particles interactions. The tool is first used to quantify the collective effect and strength of dislocation-dislocation interactions on latent-hardening, especially in the case of pure Mg. With regards to slip-twin interactions, a transmission mechanism is implemented in the DDD framework so as to investigate the collective effects of dislocation transmission across a twin-boundary. With respect to slip-particles interactions, an efficient novel DDD approach based on a Fast Fourier Transform (FFT) technique is developed to include the field fluctuations related to elastic heterogeneities giving rise to image forces on dislocation lines. In addition, the DDD-FFT approach allows for the efficient treatment of anisotropic elasticity, thereby paving the way towards performing DDD simulations in low-symmetry polycrystals. The information extracted from the collective dislocation interactions are then passed to a series of constitutive models, and later used to quantify their effects at the scale of the polycrystal. For such purpose, a constitutive framework capable of receiving information from lower scales and establishing a direct connection with DDD simulations is notably developed.
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Ayoub, Sherif Fathy. "Analysis of elastic-plastic continuum at large deformation using hybrid descriptions and finite element method /." The Ohio State University, 1986. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1487265555439612.
Full text
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Wentworth, Stephen Thomas. "A qualitative study of planar elastic deformations." CSUSB ScholarWorks, 1994. https://scholarworks.lib.csusb.edu/etd-project/909.
Full text
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Ngô, Dinh Bao Nam [Verfasser], and Jörg [Akademischer Betreuer] Weißmüller. "Elasticity and plasticity of nanoporous gold: implications of molecular dynamics simulations / Dinh Bao Nam Ngo ; Betreuer: Jörg Weißmüller." Hamburg : Universitätsbibliothek der Technischen Universität Hamburg-Harburg, 2017. http://d-nb.info/114369144X/34.
Full text
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Xiong, Bijin. "Contribution to the study of elastic and plastic deformation mechanisms of polyethylene and polypropylene as a function of microstructure and temperature." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0120/document.
Full textAbstract:
Les propriétés mécaniques des polymères semi-cristallins en relation avec leur microstructure ont fait l'objet d'un grand nombre d'études. Cependant, il reste encore des questions non résolues, concernant les mécanismes de la déformation plastique à température élevée, les propriétés intrinsèques de la phase amorphe interlamellaire ou encore la distribution des contraintes locales dans les sphérolites… L'objectif de cette thèse est d‘adresses ces questions dans les cas du PE et du PP en fonction de la température. Pour atteindre cet objectif, une série d'échantillons de PE et PP des différents microstructures ont été préparées et caractérisés par DSC, SAXS, WAXS et spectroscopie Raman. Dans le domaine élastique, la déformation locale (εlocal) dans les régions équatoriales et polaires des sphérolites ont été mesurés par SAXS in situ. Le ratio εlocal / εmacro a été utilisé dans un modèle mécanique permettant le changement d‘échelle de mésoscopique macroscopique. En outre, le module apparent de la phase amorphe interlamellaire Ma a été estimé par la contrainte et la déformation locale. Les Ma valeurs du PE sont dans la gamme 250 - 500 MPa, ce qui est très élevé par rapport au module du PE amorphe caoutchoutique. Dans le domaine plastique, la cavitation, la transformation martensitique et le cisaillement du cristal ont été observées par SAXS et WAXS in situ. Une concurrence entre ces mécanismes plastiques a été mise en évidence. L‘augmentation de la température entraine une disparition progressive de la cavitation et un retard de la transformation martensitique vers de plus haute déformation. La structure fibrillaire, induite par étirage à différentes températures a été étudiée par SAXS in-situ. Il a été observé que la longue période et le diamètre des micro-fibrilles dépendent de la température d‘étirage de la structure initiale, via les mécanismes de « fusion-recristallisation » et « fragmentation-réarrangement ». Une étude similaire a été effectuée pour le PPThe mechanical properties of semicrystalline polymers in relation to microstructure have been the subject of a large number of studies. However, there are still some unresolved issues, for instance, plastic deformation mechanisms in elevating temperature, intrinsic properties of interlamellar amorphous phase, local stress distribution in spherulites etc. The aim of this thesis is to address these issues in the case of PE and PP in different temperatures. A series of PE and PP samples with wide range of microstructures thanks to various thermal treatments were characterized by DSC, SAXS, WAXS and Raman spectroscopy. In elastic domain, the local strain εlocal in equator and polar regions of spherulites were measured by in situ SAXS. The ratio is a constant which only depends on drawing temperature. This ratio was used in a mechanical modelling as a transition factor from mesoscopic to macroscopic scale. Furthermore, the apparent modulus of the interlamellar amorphous phase Ma was estimated by the measured local stress and strain. The Ma of PE was found to be in the range 250 - 500 MPa which is surprisingly high comparing with the modulus of bulk rubbery PE. In the plastic domain, cavitation, martensitic transformation and crystal shear were observed by in situ SAXS and WAXS and their respective strain onsets were shown to be strongly dependent on crystallite thickness and temperature. It was found that competition exists between these plastic mechanisms. With increasing temperature, cavitation gradually disappears and martensitic transformation is delayed. A map for the onset of these plastic mechanisms was produced. In addition, the fibrillar structure induced by drawing at different temperature was studied by in situ SAXS. The long period and diameter of micro-fibrils proved to be dependent on the drawing temperature and also the initial structure via the melting-recrystallization and fragmentation-rearrangement mechanism. Similar investigations were performed with PP
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Jules, Théo. "Géométrie et Mécanique des Origamis." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEN060.
Full textAbstract:
Les origamis sont des structures tridimensionnelles obtenues en pliant une feuille mince suivant un motif prédéfini de pliures. Le nombre infini de motifs imaginables rend le potentiel d'innovation uniquement limité par notre compréhension de leurs propriétés mécaniques. Cette thèse vise à expliquer comment, pour une feuille plastique, ces propriétés proviennent de la compétition entre l'élasticité du matériau et les conditions cinétiques imposées au système. Pour mieux comprendre cet équilibre, cette thèse commence par présenter le comportement mécanique complet d'un pli unique, le constituant fondamental des origamis. Dans un premier chapitre, ses déformations élastiques sont décrites selon un modèle théorique validé par un simple test de force-déformation et une simulation en méthode des éléments finis. Puis, dans un second chapitre, ses comportements plastique et viscoélastique sont analysés par une extension du modèle élastique et des expériences de relaxation sous contraintes. Enfin, la dernière partie de cette thèse s'articule autour de l'étude mécanique de deux motifs de pliures. Le premier, un motif nommé « accordéon courbé », met en avant la variété de formes produites par les origamis grâce aux relations entre élasticité et géométrie. Le second motif quant à lui est utilisé pour créer des soufflets cylindriques en origamis bistables. Un montage spécifique basé sur ces soufflets permet de concevoir un système mécanique de mémoire binaireOrigamis are three-dimensional structures obtained by folding a thin sheet following a pre-imprinted pattern of creases. The infinite number of imaginable pattern make the potential for innovation only limited by our understanding of their mechanical properties. This thesis aims to explain how, for a plastic sheet, these properties originate from the competition between the material elasticity and the kinetics conditions imposed on the system. To better understand this equilibrium, the thesis begins by focusing the study on the mechanical response of a single crease, the fundamental components of origamis. In the first chapter, its elastic deformations are captured by a theoretical model supported by simple load-deformation tests and simulations with finite element methods. Then, in the second chapter, the plastic and viscoelastic behavior are analyzed through both an extension of the elastic model and relaxation experiments under controlled strain. Finally, the third part of the thesis is structured around the mechanical study of two patterns of creases. The first one, named “Curved accordion”, showcases the unique shapes obtained by the complex relations between elasticity and geometry. The second pattern generates bistable cylindrical bellows in origami that we use as bases to create an elastic system with binary memory
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Goyal, Deepak. "Analysis of linear elasticity and non-linearity due to plasticity and material damage in woven and biaxial braided composites." [College Station, Tex. : Texas A&M University, 2007. http://hdl.handle.net/1969.1/ETD-TAMU-2405.
Full text
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Tsai, Joshua Jr-Syan. "Micromechanisms of Near-Yield Deformation in BCC Tantalum." BYU ScholarsArchive, 2021. https://scholarsarchive.byu.edu/etd/8906.
Full textAbstract:
New materials, optimized for increased strength, ductility, and other desirable properties, have the potential to improve every aspect of modern living. To achieve these optimums, the necessary technological advancements are impeded mainly by the limits of available material models. Innovations in this field rely on research into the nature of material behavior. While a typical model of material behavior in the region near yield involves the initial linear elastic response, followed by yield and isotropic hardening, this fails to explain various important phenomena that manifest in a range of materials, such as pre-yield nonlinearity, anelasticity, yield point phenomena, hardening stagnation, and the Bauschinger effect. These effects have been explained over the past century with the theories of Cottrell atmospheres, the Orowan by-pass mechanism, and back stress. This manuscript compares data from experimental observation in tantalum to these theories to better understand the micromechanisms occurring near yield. Understanding deformation in this region has significant implications in structural and mechanical engineering, as well has having direct applications in the forming of metals. Forty-four dogbone-shaped samples were cut from 99.99% pure tantalum and pulled in load-unload-load and multi-cycle loop tensile tests at room temperature. The specimens were either single crystal, whose orientations were chosen based on desired active slip mode determined by Schmid factors, or bicrystal, based on the orientation of the single grain boundary. Sample behavior was simulated in both crystal plasticity and General Mesoscale finite element models to assist in interpreting results and in suggesting plausible micromechanisms. The experimental results and crystal plasticity simulations suggest alternate explanations to some of the discussed mechanical theories of near-yield deformation. The combined experimental / modeling approach indicates that other slip systems, besides the conventionally assumed {110}, are activated upon yield; particularly the {112} system. The breakaway model traditionally associated with the yield point phenomenon may also be better explained through a different mechanism; back stress development during deformation is shown to result in the observed behavior. Lastly, as is well-known, the Taylor formulation, upon which most crystal plasticity models are based, does not adequately predict yield stress behavior in the presence of grain boundaries; once again, an internal stress mechanism matches much better with the experimental results on single and bicrystals. While not all observations could be fully explained by simply adding internal stress generation to a standard crystal plasticity model, this work anticipates further studies to enable more accurate predictive modeling capabilities and increase understanding of the mechanisms driving the fundamental material properties necessary for future progress.
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Jakabčin, Lukáš. "Modélisation, analyse et simulation numérique de solides combinant plasticité, rupture et dissipation visqueuse." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENM043/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse nous nous intéressons à la modélisation, analyse mathématique et simulation numérique d'une classe de modèles combinant différents phénomènes dissipatifs liés à la plasticité, rupture et dissipation visqueuse.Tout d'abord, nous construisons des modèles d'évolution contenant plasticité, viscoplasticité, écrouissage cinématique linéaire et rupture. En particulier, nous montrons une inégalité thermodynamique de type Clausius-Duhem pour nos modèles. Ensuite, nous montrons l'existence d'évolutions pour deux modèles: celui d'élasto-visco-plasticité avec la rupture approchée via la fonctionnelle Ambrosio-Tortorelli et celui d'élasto-viscoplasticité avec écrouissage cinématique linéaire et rupture approchée basée sur l'utilisation de la fonctionnelle d'Ambrosio-Tortorelli avec un r-Laplacien. Enfin, nous étudions numériquement nos modèles en fonction de différents paramètres mécaniques. Nous proposons aussi une extension de la méthode numérique de backtracking aux matériaux à mémoire. Au final, nous effectuons des comparaisons numériques entre un de nos modèles et l'expérience géophysique de plasticine de Peltzer et Tapponnier qui modélise la propagation des failles dans la crôute terrestreIn this work, we are interested in modeling, mathematical analysis and numerical simulation of a class of models that combine several mecanisms of dissipation: plasticity, fracture and viscous dissipation. Firslty, we construct evolution models containing plasticity, viscoplasticity, linear kinematic hardening and fracture. In particular, we show for our models a Clausius-Duhem like thermodynamical inequality. Then, we prove an existence result for evolutions for an elasto-visco-plastic model with regularized fracture using the Ambrosio-Tortorelli functional and for an elasto-viscoplastic model with kinematic hardening and fractures regularized with the modified r-Laplacian Ambrosio-Tortorelli functional. Finally, we study from a numerical point of view our models in function of various mecanical parameters. We also propose an extension of the backtracking algorithm for materials with memory. In the end, we test numerically one of our models on a geophysical Peltzer and Tapponnier's experiment of plasticine that models failure propagation in the Earth crust
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Bizet, Laurent. "Caractérisation et modélisation du comportement thermomécanique des matériaux métalliques : vers la prise en compte des hétérogénéités micro-structurales intrinsèques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAA001/document.
Full textAbstract:
La prédiction de la géométrie d'une pièce mise en forme par déformation plastique grâce à un logiciel de calcul par éléments finis (EF) s'effectue en suivant séquentiellement différentes étapes : la caractérisation thermo-mécanique du matériau, la modélisation de son comportement et son intégration dans un logiciel EF, puis la mise en données et la simulation de l'opération de formage. La phase de modélisation consiste entre autre à identifier quel type de modèle de comportement est le plus approprié pour prédire les réactions du matériau lors de l'opération de formage. Ces modèles sont essentiellement développés dans le cadre de la mécanique des milieux continus (MMC). L'hypothèse forte, si ce n'est centrale, de la MMC consiste à considérer que les variables qui servent à déterminer le comportement du matériau sont continues et dérivables. Cependant, les connaissances les plus élémentaires de métallurgie indiquent que les grandeurs locales dans les matériaux métalliques sont discontinues. La majorité des modèles de comportement mécanique des matériaux métalliques repose sur la définition d'un volume élémentaire représentatif dont la taille est assez grande pour permettre une homogénéisation de la description du comportement en gommant l'influence des hétérogénéités localesL'objet de ces travaux est de montrer que la prise en compte des hétérogénéités locales dans la modélisation du comportement des matériaux métalliques est pertinente et contribue à l'amélioration de la prédiction des simulations d'opérations de mise en forme en élargissant le potentiel prédictif des modèles ainsi construits. Un modèle élasto-plastique prenant en compte les hétérogénéités locales est alors proposéTo obtain a relevant shape of a formed part during its finite element simulation, several steps are needed: thermo-mechanical caracterization of the material, definition of the most relevant model and integration of this model in the FE software and finally after data converting and computing processes. The modelling step include, among other things, the identification of the most appropriate model to fit the experimental material behaviour. Those models are essentially developped within the framework of continuum mechanics (CM). A strong, if not the main assumption of the CM consists in considering that mechanical description variables are continuous and differentiable. However, the basic knowledge of metallurgy indicates that local data in metallic materials are discontinuous. For metallic materials, the majority of constitutive models are based on the definition of a representative elementary volume (REV). This REV is supposed to be large enough to erase the incidence of local heterogeneities. Then those constitutive models are assumed to be homogeneous.The aim of this work is to show that introducing local heterogeneities in the description of constitutive models is relevant and contribute to improve the simulation accuracy. Those models also provide an enlargement of the simulation predictive potential. Then an elasto-plastic model, based on local heterogeneities description, is proposed
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Thomson, Stuart. "Mathematical modelling of elastoplasticity at high stress." Thesis, University of Oxford, 2017. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:a7d565c6-abeb-4932-8c1e-aebc38da7584.
Full textAbstract:
This thesis is concerned with the mathematical modelling of elastic-plastic deformation in regimes of stress far exceeding the yield stress. Such scenarios are typically encountered in violent impact testing, where millimetre-thick samples of metal are subjected to pressures on the order of the bulk modulus of the material. We begin with an overview of violent impact testing, with particular attention paid to a specific class of experiments known as isentropic compression experiments (ICEs), which will provide motivation for the mathematical modelling and analysis in subsequent chapters. In chapter 2, by appealing to sound notions from rational mechanics and thermodynamics, we construct a mathematical model which aims to encapsulate the essential phenomena involved in violent elastic-plastic deformation. This is followed in chapter 3 with a numerical analysis of the mathematical model in uniaxial strain, which is the geometry relevant ICEs. In chapters 4 and 5, we corroborate the observations made in chapter 3 via a systematic mathematical analysis. In particular, our focus will be on the elastic and plastic waves that can propagate through finite metal samples during isentropic compression. Finally, in chapter 6, we explore the applicability of our model to other geometries, specifically the radially axisymmetric expansion of a circular cavity embedded in an infinite elastic-plastic medium. We conclude with a summary of our findings and suggest some avenues for future investigation.
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Pasquali, Paulo Roberto Zanella. "Análise limite de estruturas através de uma formulação em elasticidade não-linear." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2008. http://hdl.handle.net/10183/13430.
Full textAbstract:
A avaliação numérica das cargas limites (de colapso) de estruturas é obtida geralmente ou pela aplicação direta dos teoremas de análise limite junto com processos de otimização ou mediante análises incrementais, que levam em consideração o comportamento elasto-plástico do material. Entretanto, ambas as estratégias conduzem eventualmente a dificuldades numéricas, particularmente para cargas próximas à de colapso. Neste trabalho, emprega-se uma alternativa que consiste em simular assintoticamente o comportamento elasto-plástico mediante uma relação elástica não-linear. As vantagens deste tipo de formulação são a possibilidade de se lidar com leis de fluxo não-associadas e um custo computacional reduzido. A relação elástica não-linear é implementada no programa comercial de elementos finitos ABAQUS, através de uma sub-rotina externa ao programa escrita em linguagem FORTRAN. Diversos exemplos de estruturas cujos materiais são regidos pelos critérios de resistência de von Mises e Drucker-Prager são modelados, verificando-se que os resultados das cargas limites obtidas com essa formulação são muito próximos daqueles encontrados na literatura. Por fim, a relação elástica não-linear é empregada para a determinação do domínio de resistência de meios porosos, com diferentes níveis de porosidade.The numerical assessment of limit loads of structures is generally achieved through the direct implementation of limit analysis theorems together with optimization processes, or through incremental analyses, which account for the elastic-plastic behavior of the material. However, both the strategies may lead to numerical difficulties, particularly when the load is close to its limit value. In this context, the alternative approach presented in this work consists in simulating asymptotically the regime of free plastic flow by means of a fictitious non-linear elastic material. One of the main advantages of this kind of formulation lies in its ability to deal with non-associated flow rules and a reduced computational cost. The non-linear elastic behavior is implemented into the finite element computational software ABAQUS, making use of an external subroutine written in FORTRAN language. Several examples of geotechnical and structural problems with materials ruled by von Mises and Drucker-Prager failure criteria are analyzed. The results obtained with this formulation prove to be very close to those obtained through analytical solutions. At last, the non-linear elastic relation is used in the determination of the resistance domain of porous media with different levels of porosity.
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Neto, Jorge Munaiar. "Um estudo da formulação de modelos constitutivos viscoelásticos e elasto-viscoplásticos e do emprego de algoritmos implícitos e explícitos para a sua integração numérica." Universidade de São Paulo, 1998. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-26032018-110103/.
Full textAbstract:
O presente trabalho trata da formulação de modelos constitutivos viscoelásticos e elasto-viscoplásticos nos apectos relativos à verificação da consistência termodinâmica, pela aplicação do Método do Estado Local, e de verificação da resposta numérica decorrente da utilização de um procedimento implícito de integração. No contexto da verificação da consistência termodinâmica, são revistos alguns arranjos unidimensionais de elementos reológicos básicos, analisando-se, com maior destaque, um arranjo misto denominado modelo elasto-viscoplástico completo. Nas análises numéricas em campo unidimensional e multiaxial, realiza-se um confronto entre as respostas obtidas com procedimentos de integração Explícito e Implícito, bem como um estudo para a definição do passo de tempo, de modo a garantir precisão nas respostas.The present work treats of the formulation of viscoelastics and elastoviscoplastics constitutive models, on the aspects related to verification of the thermodynamic consistency, by the Method of Local State, and of numerical responses of a implicit integration scheme. In the context of the thermodynamic consistency, some unidimensional arrangements of basics rheological elements are reviewed, where a named elasto-viscoplastic extended model is enhanced. On what concerns to unidimensional and multiaxial numerical analysis, confront is showed between the results obtained from the explicit and implicit integration algorithms, and a study for time step definition aiming a good precision of the responses is presented as well.
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Lloyd, Jeffrey T. "Microstructure-sensitive simulation of shock loading in metals." Diss., Georgia Institute of Technology, 2014. http://hdl.handle.net/1853/51853.
Full textAbstract:
A constitutive model has been developed to model the shock response of single crystal aluminum from peak pressures ranging from 2-110 GPa. This model couples a description of higher-order thermoelasticity with a dislocation-based viscoplastic formulation, both of which are formulated for single crystals. The constitutive model has been implemented using two numerical methods: a plane wave method that tracks the propagating wave front; and an extended one-dimensional, finite-difference method that can be used to model spatio-temporal evolution of wave propagation in anisotropic materials. The constitutive model, as well as these numerical methods, are used to simulate shock wave propagation in single crystals, polycrystals, and pre-textured polycrystals. Model predictions are compared with extensive existing experimental data and are then used to quantify the influence of the initial material state on the subsequent shock response. A coarse-grained model is then proposed to capture orientation-dependent deformation heterogeneity, and is shown to replicate salient features predicted by direct finite-difference simulation of polycrystals in the weak shock regime. The work in this thesis establishes a general framework that can be used to quantify the influence of initial material state on subsequent shock behavior not only for aluminum single crystals, but for other face-centered cubic and lower symmetry crystalline metals as well.
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Carrazedo, Rogério. "Estudo e desenvolvimento de código computacional para análise de impacto entre estruturas levando em consideração efeitos térmicos." Universidade de São Paulo, 2009. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-15062009-091347/.
Full textAbstract:
Ao se estudar problemas de impacto de estruturas deformáveis, a consideração dos efeitos térmicos se faz muito importante, pois além de se observar a transformação de energia mecânica em calor pode-se considerar, ao longo do processo de análise, as mudanças das propriedades mecânicas do material envolvido devido ao aquecimento do meio. Neste sentido, o objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de uma formulação termodinamicamente consistente e sua implementação computacional, baseada no potencial de energia livre de Helmholtz e na primeira e segunda leis da termodinâmica, para se analisar, via elementos finitos, o impacto entre estruturas com comportamento termo-elástico e termo-plástico. O problema mecânico será tratado com formulação posicional desenvolvida em projetos de pesquisa anteriores e que podem ser classificados como Lagrangeano total com cinemática exata. Para a modelagem do impacto utilizar-se-á a técnica do multiplicador de Lagrange associada à teoria potencial para previsão do impacto, técnica de retorno geometricamente definida e algoritmo de integração temporal de Newmark adequadamente adaptado para problemas gerais de impacto.It becomes quite important study the thermal effects when considering impact in structures, because besides the mechanical energy changing into heat, one may consider the changes in the material properties due overheating. In this sense, the main goal of this work is develop a thermodynamic formulation and its implementation, based in the Helmholtz free-energy and in the first and second law of thermodynamics, to analyze structures under impact. The mechanical problem will be solved by a positional finite element application developed in past researches and it can be classified as a total Lagrangean with exact kinematics. In order to consider the impact, the Lagrangean multiplier will be associated to the potential theory of impact prevision, technique geometrically defined and an adapted technique based on the time integration of Newmark, modified to impact problems.
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Akileh, Aiman R. "Elastic-plastic analysis of axisymmetrically loaded isotropic circular and annular plates undergoing large deflections." PDXScholar, 1986. https://pdxscholar.library.pdx.edu/open_access_etds/3559.
Full textAbstract:
The concept of load analogy is used in the elastic and elastic-plastic analysis of isotropic circular and annular plates undergoing moderately large deflection. The effects of the nonlinear terms of lateral displacement and the plastic strains are considered as additional fictitious lateral loads, edge moments, and in-plane forces acting on the plate. The solution of an elastic or elastic-plastic Von Karman type plate is hence reduced to a set of two equivalent elastic plate problems with small displacements, namely, a plane problem in elasticity and a linear elastic plate bending problem. The method of finite element is employed to solve the plane stress problem. The large deflection solutions are then obtained by utilizing the solutions of the linear bending problems through an iterative numerical scheme. The flow theory of plasticity incorporating a Von Mises layer yield criterion and the Prandtl-Reuss associated flow rule for strain hardening materials is employed in this approach.
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Brauer, Alexia de. "Simulation de modèles multi-matériaux sur maillage cartésien." Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0152/document.
Full textAbstract:
On s’intéresse à la simulation d’écoulements compressibles multi-matériaux et, notamment, aux interactions fluide/structure dans les régimes transitoires et en dynamique rapide. Le but est de pouvoir décrire l’évolution de matériaux de lois de comportement très différentes à l’aide d’un modèle unique. Les milieux sont seulement différenciés par leurs équations d’état et sont séparés par une interface dite sharp. Les matériaux peuvent être des fluides ou des solides élastiques et sont soumis à de grandes déformations. Le modèle est écrit dans le formalisme eulérien. Le schéma numérique est résolu sur des grilles cartésiennes pour des simulations en trois dimensions.Une extension du modèle permet de décrire les déformations plastiques des solidesWe are interested in the simulation of compressible multimaterial flows and especially influid/structure interactions in transient states and fast dynamics. We aim to describe the evolution of materials of very different constitutive laws with an unified model. The materials are only differentiated by their own constitutive laws and are separated by a sharp interface. They can be as well fluids or elastic solids and under go large de formations. The model is written in the Eulerian framework. The numerical scheme is solved on Cartesian grids for simulations in three dimensions. An extension of the elastic model is added to describe the plastic deformations of solids
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Lebbad, Hocine. "Modélisation de la croissance des structures de Widmanstätten par la méthode des champs de phase." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS573.
Full textAbstract:
L'arrangement complexe des phases d'un alliage métallique, appelé microstructure, conditionne fortement ses propriétés mécaniques. Pour les optimiser, il est essentiel de comprendre comment les microstructures apparaissent et évoluent. Nous nous intéressons ici à une microstructure en particulier, appelée Widmanstätten. Ces structures de morphologie aciculaire sont observées dans plusieurs alliages métalliques (FeC, CuZn ...). Leur croissance, pilotée par la diffusion des éléments d'alliage, a lieu à vitesse constante en conditions isothermes. Plusieurs aspects de cette croissance restent cependant mal compris, ce qui justifie cette étude. Grâce à la méthode des champs de phase, nous montrons tout d'abord que l'anisotropie de l'énergie élastique joue un rôle clé sur cette croissance, en 2D et en 3D. Nous observons que le rayon de courbure de la pointe ne dépend pas de la dynamique mais résulte plutôt de la compétition entre énergie élastique et énergie d'interface. Puis, pour des alliages de titane, nous avons montré que notre modèle rend bien compte de la taille de la pointe. Nous avons ensuite développé deux modèles pour étudier le rôle joué par deux mécanismes de relaxation par déformation plastique: dislocations d'accommodation et activité plastique dans la matrice. Nous avons observé que la plasticité ne modifiait pas le caractère stationnaire de la croissance mais modifiait la vitesse et la taille de la pointe. Enfin, nous avons développé un formalisme à une échelle plus fine capable de décrire la nucléation et la croissance de marches, souvent observées dans les structures de Widmanstätten. Les premiers résultats pour un champ non-conservé sont présentés iciHe complex rearrangement of the phase domains in a metallic alloy, called microstructure, strongly impacts its mechanical properties. To optimize them, it is therefore important to understand the formation and evolution of the microstructures. The present work is devoted to a specific type of microstructures, called Widmanstätten. These acicular structures are observed in many metallic alloys (FeC, CuZn ...). Their growth, driven by the diffusion of alloying elements, occurs at constant velocity, in isothermal conditions. Yet, several aspects of this growth remain poorly understood, which justifies this study. Using phase-field models, we first show that the anisotropy of the elastic energy plays a key role on the growth, in both 2D and 3D. We observe that the tip radius of curvature does not depend on a dynamical process but relies on the competition between interfacial and elastic energy. Then, we illustrate the ability of our model to correctly describe the size of the tip. We have then developed two models to take into account two different mechanisms of relaxation by plastic deformation: misfit dislocations and plastic activity in the matrix. We have observed that plasticity does not change the singular growth at constant velocity but yet modifies the value of the growth velocity and the tip radius of curvature. Finally, we have developed a formalism at a thinner scale which is able to describe step nucleation and growth, which are often observed in Widmanstätten structures. Preliminary results, for a non-conserved field, are presented here
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Gueye, Moctar. "Analyse des écoulements autour d'un obstacle et des instabilités thermiques dans un fluide élastoviscoplastique : modélisation numérique par la MEFPIL et comparaison expérimentale." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALI057.
Full textAbstract:
Dans les procédés industriels mettant en jeu des fluides à seuil, la transition entre des états solide - fluide en fonction du chargement appliqué représente une problématique importante dans de nombreuses applications. Ces fluides à seuil présentent aussi d’autres caractéristiques telles que leurs capacités à glisser aux interfaces et l’existence d’une déformation élastique sous le seuil de contrainte. Cette thèse se propose de comprendre la structure des écoulements de fluides élasto-viscoplastiques et, en particulier, les paramètres influant sur la morphologie de l’écoulement et sur les efforts appliqués. Elle analyse deux situations : (1) les écoulements autour d’une plaque plane perpendiculaire à l’écoulement et, (2) les instabilités thermiques de Rayleigh-Bénard en s’appuyant sur une modélisation numérique mise en oeuvre avec la Méthode des Eléments Finis avec Points d’Intégration Lagrangiens (MEFPIL). D'une part, l’objectif est d’identifier les effets respectifs de la plasticité et de l’élasticité en utilisant la loi de comportement élasto-viscoplastique qui est une association du modèle de Herschel-Bulkley et du modèle de Maxwell. D’autre part, les effets de plasticité et d’élasticité issus de la modélisation numérique sont comparés avec des résultats expérimentaux disponibles obtenus avec un fluide modèle (gel aqueux de Carbopol). Dans cette comparaison, d’autres effets (rhéofluidification, glissement aux parois, état initial des contraintes) ont été également pris en compte.Les résultats mettent en évidence une diminution du coefficient de traînée de la plaque lorsque le nombre d’Oldroyd (ratio entre les effets plastiques et les effets visqueux)devient prépondérant. Le coefficient de traînée tend vers une valeur asymptotique. La force de traîné augmente avec l’élasticité. De plus, les effets élastiques sont responsables de la dissymétrie observée entre l’amont et aval de l’obstacle. L’analyse du champ de la composante de cisaillement permet de conclure que la traînée totale est gouvernée par la pression. Expérimentalement et numériquement, on observe une influence significative de l’état initial des contraintes du matériau dans le domaine des effets de seuil prépondérants devant les effets visqueux. Les résultats obtenus avec la MPEFPIL sont dans les mêmes ordres de grandeur que ceux fournis par les expériences.Pour un fluide purement viscoplastique donc sans élasticité dans la convection de Rayleigh-Bénard, le nombre de Nusselt et la norme de la vitesse diminuent lorsque les effets plastiques donc le nombre de Bingham (Bn) augmentent. Au-dessus d'une valeur critique du nombre de Bingham Bnc, (Nu=1,7), le transfert de chaleur est purement conductif Nu = 1. Quant aux effets élastiques, les résultats montrent qu’ils favorisent la convection. Par conséquent, la taille des zones seuillées augmente avec l’élasticité. De plus, on observe un accroissement du champ du deuxième invariant du tenseur des contraintes au centre de la cavité avec l'augmentation de Wi. On remarque aussi que la première différence des composantes normales est principalement responsable de la forme des zones non seuillées.Les valeurs maximales des contraintes normales sont obtenues là où le fluide recircule (vortex), indiquant des effets élastiques significatifs. En outre, l’analyse des champs cinématique, de température et de contrainte ainsi que la forme et la taille des zones seuillées et non seuillées a permis de comprendre les phénomènes locaux pour un même rapport des effets de seuil de contrainte aux effets de flottabilité qui induisent, dans le cas glissant, un transfert nettement convectif et, dans le cas adhérent, un transfert conductif. Les critères d’apparitions de la convection sont dans les mêmes ordres de grandeur, aussi bien dans des conditions glissantes et d’adhérence, comparés aux expériencesIn industrial processes in which yield stress fluids are involved, the sudden transition between solid and fluid states depending on the applied load is a major issue in manyapplications. Additionally, yield stress fluids exhibit other characteristics including their slippage and the existence of elastic deformation below the yield stress.This thesis aims to understand the structure of elasto-viscoplastic fluid flows and, in particular, the parameters affecting flow morphology and applied forces.This research analyses two situations: (1) fluid flows around a plate perpendicular to the flow and (2) Rayleigh Bénard’s instabilities based on numerical modelling with FEMLIP.Firstly, the objective is to identify the effects of plasticity and elasticity using the law of elasto-viscoplastic behaviour, which is an association of Herschel-Bulkley's andMaxwell's models. Moreover, the effects of plasticity and elasticity are compared with available experimental results obtained with a fluid model (Carbopol gel).In this comparison, more complex effects (Shear-thinning, wall slip, the initial state of stress) have been taken into account. The results show a decrease in drag coefficient of the plate when the Oldroyd number (ratio between plastic and viscous effects) becomes predominant. Drag force is also reduced when the Oldroyd number (ratio between plastic and viscous effects) is predominant. The drag coefficient tends towards an asymptotic value which indicates that beyond a certain Oldroyd number, this drag coefficient is not governed by velocity but depends only on yield stress. Drag force increases with elasticity. Besides, the elastic effects are responsible for the dissymmetry that is observed between upstream and downstream the obstacle. The analysis of stress fields allows us to conclude that total drag force is dominated by pressure. Both experimentally and numerically, the influence of an initial state of stress of the material is observed significantly in the area of plastic effect predominant compared to viscous effects. The results obtained with FEMLIP are in the same orders of magnitude that the ones provided by the experiments. In Rayleigh Bénard's case of convection, for a purely viscoplastic fluid thus no elastic effect, the Nusselt number and the velocity norm decrease with an increasing plastic effect therefore the Bingham number (Bn). Beyond a critical value of the Bingham number Bnc (Bnc=1.7), the heat transfer is purely conductive one (Nu = 1). Therefore, elasticity plays a destabilizing role and leads to an enhancement of the convection strength as well as heat transfer via the mean Nusselt number (Nu = 1).Consequently, the size of the yielded regions increases with elasticity. In addition, an increase in the field of the second invariant of the stress tensor in the center of the cavity is shown with increasing Wi. Furthermore, we notice that the first difference of the normal components is the main responsible for the shape of the unyielded regions. The highest values of normal stresses are obtained in the area of recirculation of the fluid (vortex), indicating significant elastic effects. Kinematic, temperature and stress field, shape and size of yielded and unyielded zones investigations allowed to better understand the local phenomena for the same ratio of yield stress effects to buoyancy effects, leading for the slippage case to a distinct convective transfer and for the adherent case to a conductive transfer. The convective onset criteria are in the same orders of magnitude both in sliding and adherent conditions in comparison with experiments
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Ruffini, Antoine. "Influence de la plasticité sur le délaminage et le flambage de films minces déposés sur substrats." Phd thesis, Université de Poitiers, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00931401.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour objet l'étude de l'influence de la plasticité sur le délaminage et le flambage de films minces déposés sur substrats. Il repose sur une approche mixte combinant des simulations atomistiques et des calculs analytiques basés sur la théorie des plaques minces de Föppl-von Kármán (FvK). Les simulations ont permis de caractériser, au cours de la formation d'une ride droite, un mécanisme de glissement localisé dans l'interface en pied de cloque entraînant une augmentation de la déflexion maximale de la ride. Ce mécanisme de glissement est également présent lorsque le délaminage piloté par le flambage du film mince est lui aussi observé. En l'intégrant dans le modèle élastique de FvK, la forme de la ride droite ainsi que le processus de délaminage ont ensuite été caractérisés. Le bon accord trouvé entre les simulations atomistiques et le modèle explique notamment le délaminage des cloques sans introduire de dépendance entre l'énergie d'adhésion et la mixité modale. L'initiation du cloquage à partir d'une marche d'interface créée par des dislocations venant du substrat a également été étudiée. Les simulations révèlent qu'avant flambage, le film se décolle à la fois sur le haut et sur le bas de la marche. Un mécanisme de glissement est là aussi identifié. Une déformation critique de flambage qui tient compte de ces phénomènes a été déterminée en modélisant le film mince sur la marche dans le formalisme de FvK. Les résultats des simulations couplés au modèle élastique expliquent, comme il est par ailleurs observé expérimentalement, pourquoi les cloques se forment préférentiellement au-dessus de défauts tels que des marches.
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Bláha, Tomáš. "Zesilování ocelových nosníků výztuží na bázi FRP." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební, 2013. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-226072.
Full textAbstract:
A study of an influence of strengthening steel beams using reinforcement based on FRP on a moment bearing resistance and bending stiffness. Evaluation of the theoretical calculation methods based on the performed experimental verification. Description of the production of carbon fibres and composite materials on the basis of carbon fibres.
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Rabineau, Morgane. "Influence de l'élasticité du substrat sur la plasticité de la chromatine de cellules épithéliales et sur la division de cellules tumorales." Thesis, Strasbourg, 2013. http://www.theses.fr/2013STRAJ079/document.
Full textAbstract:
Dans le domaine des biomatériaux, cette thèse s’intéresse à l’influence de l’élasticité du substrat sur la division et la plasticité de la chromatine de cellules épithéliales. La létalité des cellules est corrélée aux faibles rigidités des substrats. Cependant, quelques cellules tumorales SW480, incluant celles portant des anomalies de ségrégation des chromosomes, progressent en mitose. Ces anomalies seraient à l’origine de réarrangements chromosomiques, sources de nombreuses mutations. Les substrats mous conduisent à la formation d’hétérochromatine tandis que les substrats très mous induisent la nécrose des cellules PtK2. Sur ces substrats, l’euchromatine est maintenue après inhibition de HDAC, permettant aux cellules de résister à la nécrose, indépendamment de la compétence transcriptionnelle du noyau. Ces cellules s’étalent à nouveau après transfert sur un substrat rigide. Ces résultats suggèrent 1) une voie de signalisation entrante initiée par le substrat conduisant à la nécrose via la formation d’hétérochromatine 2) une voie de signalisation sortante initiée par l’euchromatine permettant la survie cellulaireIn the biomaterials field, this PhD work is about influence of substrate elasticity on cell division and chromatin plasticity of epithelial cells. Soft substrates cause massive death.However, some SW480 tumor cells, including those bearing chromosomal segregation abnormalities progress in mitosis. These abnormalities could result in more chromosomal rearrangements, increasing mutations. Soft substrates lead to heterochromatin remodelling and very soft substrates promote necrosis of PtK2 cells. On these substrates, euchromatin could be maintained after HDAC inhibition independently of the nuclear transcriptional competence.These cells spread again after tranfer on stiff substrates. These results suggest i) outside-insignalling cascade initiated at the soft substrate surface leading to heterochromatin remodelling and ultimately necrosis, ii) inside-out signaling cascade initiated from euchromatin allowing cell to overcome necrosis on soft substrate
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Valeš, Jan. "Počítačová simulace kolapsu budovy zplastizováním kloubů." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební, 2012. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-225731.
Full textAbstract:
The aim of the thesis is to create an analytical 2D model of a multi-storey building and its consequent loading until the point of collapse which occures due to formation of plastic hinges. The first part is going to present a linear analysis of the problem; it focuses on location and level of load when the plastic hinges are formed. Then a nonlinaer analysis is going to be performed by RFEM programme using postcritical analysis and dynamic relaxation. Differences between the results of mentioned types and methods of analysis are going to be compared and an impact of variables is going to be evaluated .
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Bach, Dang Phong. "Development of a finite element strategy for the modeling of nano-reinforced materials." Thesis, Compiègne, 2020. http://bibliotheque.utc.fr/EXPLOITATION/doc/IFD/2020COMP2550.
Full textAbstract:
La modélisation des matériaux nano-renforcés nécessite de prendre en compte l’effet de taille induit par les phénomènes locaux à l’interface entre la nanoinclusion et la matrice. Cet effet de taille est interprété par une augmentation du rapport interface/volume et peut être pris en compte en introduisant une élasticité surfacique à l’interface. Alors que de nombreux travaux ont été développés du point de vue analytique, peu de contributions ont trait à la description numérique et à la mise en œuvre de cette élasticité surfacique dans la méthode des éléments finis (FEM). Nos études visent à développer des outils numériques efficaces basés sur la FEM pour la modélisation de nanocomposites. Dans un premier temps, nous évaluons les deux stratégies numériques existantes, à savoir l’approche XFEM et l’approche des éléments d’interface, dans la reproduction de l’effet de taille dans le processus d’homogénéisation. Deuxièmement, sur la base d’un test de performance des trois types de formulations d’E-FEM dans le cas de discontinuités faibles, nous proposons une formulation améliorée de SKON permettant d’intégrer l’effet d’une interface cohérente. Enfin, la modélisation numérique du comportement non linéaire des nanocomposites est étudiée. Lors de la première étape, une loi élastoplastique de type von Mises avec durcissement linéaire isotrope est considérée pour le volume, tandis que l’interface est considérée comme élastique linéaireThe modelization of nano-reinforced material requires to take into account the size effect caused by the local phenomena at the interface between the nano-inclusion and the matrix. This size effect is interpreted through an increase in the ratio interface/volume and can be taken into account by introducing a surface elasticity at the interface. Whereas a lot of works have been developed from the analytical point of view, few contributions are related to numerical description and implementation of such surface elasticity in Finite Element Method (FEM). Our studies aim to develop efficient numerical tools based on FEM for the modeling of nanocomposites. Firstly, we evaluate the two existent numerical strategies namely the XFEM approach and the Interface element approach in reproducing the size effect in the homogenization process. Secondly, based on a performance test on the three types of formulations of E-FEM for the case of weak discontinuity, we propose an enhanced SKON formulation allowing to incorporate the effect of a coherent interface. Finally, the numerical modeling on the nonlinear behavior of nanocomposites is investigated. In the first step, a von Mises type elastoplastic law with linear isotropic hardening is considered for the bulk while the interface is considered as linear elastic
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Janiaud, Eric. "Elasticité, morphologie et drainage magnétique dans les mousses liquides." Paris 7, 2004. http://www.theses.fr/2004PA077101.
Full text
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Souvatzis, Petros. "Electronic Structure and Lattice Dynamics of Elements and Compounds." Doctoral thesis, Uppsala : Acta Universitatis Upsaliensis, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-8198.
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Thi, Van Diem. "Modélisation du comportement au feu des structures en bois." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0363/document.
Full textAbstract:
La modélisation numérique des structures bois dans des conditions d’incendie nécessite la connaissance : de la variation des propriétés physiques du bois telles que la conductivité thermique, la chaleur spécifique et la densité en fonction de la température ; de la dégradation thermique du bois au cours des phases de séchage, de pyrolyse et de combustion. En particulier, nous nous sommes intéressés à l’étude du comportement thermomécanique du matériau bois. La loi thermique est décrite par l’équation de la chaleur. Le modèle choisi intègre les trois modes du transfert de chaleur : la conduction, le rayonnement et la convection. La loi mécanique est modélisée dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles utilisant la notion des variables d’état. Elle tient compte du couplage entre le comportement élastique orthotrope, plastique anisotrope à écrouissage non linéaire isotrope et un endommagement isotrope. L’intégration numérique de la loi mécanique par un schéma implicite itératif combinant la technique du retour radial avec la réduction du nombre des équations est présentée. Le couplage thermomécanique est réalisé, selon l’approche réglementaire de l’Eurocode 5 relatif à la résistance au feu des structures en bois, en appliquant le facteur de réduction Kθ sur la résistance mécanique d’un résineux. Les aspects théoriques et les conditions aux limites associés au modèle thermomécanique sont abordés. L’identification des paramètres du modèle est réalisée sur des données expérimentales obtenues sur des tests réels d’incendie disponibles dans la littérature. À ce titre, plusieurs comparaisons avec différentes applications sont réalisées. Le modèle éléments finis reproduit avec précision la distribution du champ de température dans l’épaisseur des panneaux en bois, la formation du charbon ainsi que l’évolution de la résistance mécanique au cours de l’exposition au feuNumerical modelling of timber structures in fire conditions requires the knowledge of the variation with temperature of the physical properties of the wood material (the thermal conductivity, the specific heat and the density) in order to take into account the thermal degradation of wood under high temperatures during the drying, pyrolysis and combustion phases, as well as the temperature profiles in the thickness of the surfaces exposed to fire. In particular, this work focusses on the thermomechanical behaviour of timber. The heat transfer analysis is described by the standard equations of heat conduction. It includes the three modes of heat transfer: conduction, radiation and convection. The structural response is modelled within the framework of thermodynamics of irreversible processes using the notion of state variables. It takes into account the coupling between the orthotropic elastic behaviour, the anisotropic plastic behaviour with isotropic nonlinear hardening, and isotropic damage. The numerical integration of the equilibrium equations is carried out with an iterative implicit scheme combining the technique of radial re- turn with the reduction of the number of equations. The thermomechanical coupling is carried out according to the approach recommended by Eurocode 5 for the fire resistance of timber structures by applying the reduction factor Kθ to the strength of a softwood. The theoretical aspects and boundary conditions associated with the thermomechanical model are also discussed. The parameters of the model are identified with experimental data obtained from actual fire tests available in the literature. Several comparative applications are carried out. The finite element model accurately reproduces the distribution of the temperature profile in the thickness of timber planks, the formation of the charred layer, and the evolution of the mechanical resistance during exposure to fire
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Djaka, Komlan Sénam. "Développement et applications d’une technique de modélisation micromécanique de type "FFT" couplée à la mécanique des champs de dislocations." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0250/document.
Full textAbstract:
Dans ce mémoire, des méthodes spectrales basées sur la transformée de Fourier rapide ("fast Fourier transform" en anglais notée "FFT") sont développées pour résoudre les équations de champs et d’évolution des densités de dislocations polarisées ou géométriquement nécessaires dans la théorie de la mécanique des champs de dislocations ("Field Dislocations Mechanics" en anglais et notée "FDM") et de son extension phénoménologique et mésoscopique ("Phenomenological Mesoscopic Field Dislocations Mechanics" en anglais et notée "PMFDM"). Dans un premier temps, une approche spectrale a été développée pour résoudre les équations élasto-statiques de la FDM pour la détermination des champs mécaniques locaux provenant des densités de dislocations polarisées et des hétérogénéités élastiques présentes dans les matériaux de microstructure supposée périodique et au comportement élastique linéaire. Les champs élastiques sont calculés de façon précise et sans oscillation numérique même lorsque les densités de dislocations sont concentrées sur un seul pixel (pour les problèmes à deux dimensions) ou sur un seul voxel (pour les problèmes à trois dimensions). Ces résultats sont obtenus grâce à l’application de formules de différenciation spatiale pour les dérivées premières et secondes dans l’espace de Fourier basées sur des schémas à différences finies combinées à la transformée de Fourier discrète. Les résultats obtenus portent sur la détermination précise des champs élastiques des dislocations individuelles de types vis et coin, et des champs élastiques d’interaction entre des inclusions de géométries variées et différentes distributions de densités de dislocations telles que les dipôles ou les boucles de dislocations dans un matériau composite biphasé et des microstructures tridimensionnelles. Dans un second temps, une approche spectrale a été développée pour résoudre de façon rapide et stable l’équation d’évolution spatio-temporelle des densités de dislocations dans la théorie FDM. Cette équation aux dérivées partielles, de nature hyperbolique, requiert une méthode spectrale avec des filtres passe-bas afin de contrôler à la fois les fortes oscillations inhérentes aux approches FFT et les instabilités numériques liées à la nature hyperbolique de l’équation de transport. La validation de cette approche a été effectuée par des comparaisons avec les solutions exactes et les méthodes éléments finis dans le cadre de la simulation des phénomènes physiques d’annihilation ou d’extension/annihilation de boucles de dislocations. En dernier lieu, une technique numérique pour la résolution des équations de la PMFDM est développée dans le cadre d’une formulation FFT pour un comportement élasto-visco-plastique avec la prise en compte de la contribution des dislocations géométriquement nécessaires et statistiquement stockées ainsi que des conditions de saut de la distorsion plastique aux interfaces de type joint de grains ou joint de phases. Cette technique est par la suite appliquée à la simulation de la déformation plastique de structures modèles telles que des microstructures périodiques à canaux et des polycristaux métalliquesFast Fourier transform (FFT)-based methods are developed to solve both the elasto-static equations of the Field Dislocation Mechanics (FDM) theory and the dislocation density transport equation of polarized or geometrically necessary dislocation (GND) densities for FDM and its mesoscopic extension, i.e. the Phenomenological Mesoscopic Field Dislocations Mechanics (PMFDM). First, a numerical spectral approach is developed to solve the elasto-static FDM equations in periodic media for the determination of local mechanical fields arising from the presence of both polarized dislocation densities and elastic heterogeneities for linear elastic materials. The elastic fields are calculated in an accurate fashion and without numerical oscillation, even when the dislocation density is restricted to a single pixel (for two-dimensional problems) or a single voxel (for three-dimensional problems). These results are obtained by applying the differentiation rules for first and second derivatives based on finite difference schemes together with the discrete Fourier transform. The results show that the calculated elastic fields with the present spectral method are accurate for different cases considering individual screw and edge dislocations, the interactions between inhomogeneities of various geometries/elastic properties and different distributions of dislocation densities (dislocation dipoles, polygonal loops in two-phase composite materials). Second, a numerical spectral approach is developed to solve in a fast, stable and accurate fashion, the hyperbolic-type dislocation density transport equation governing the spatial-temporal evolution of dislocations in the FDM theory. Low-pass spectral filters are employed to control both the high frequency oscillations inherent to the Fourier method and the fast-growing numerical instabilities resulting from the hyperbolic nature of the equation. The method is assessed with numerical comparisons with exact solutions and finite element simulations in the case of the simulation of annihilation of dislocation dipoles and the expansion/annihilation of dislocation loops. Finally, a numerical technique for solving the PMFDM equations in a crystal plasticity elasto-viscoplastic FFT formulation is proposed by taking into account both the time evolutions of GND and SSD (statistically stored dislocations) densities as well as the jump condition for plastic distortion at material discontinuity interfaces such as grain or phase boundaries. Then, this numerical technique is applied to the simulation of the plastic deformation of model microstructures like channel-type two-phase composite materials and of polycrystalline metals
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Wutzow, Wilson Wesley. "Formulação do método dos elementos de contorno para materiais porosos reforçados." Universidade de São Paulo, 2008. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-27082008-111607/.
Full textAbstract:
Neste trabalho, propõe-se uma formulação não linear baseada no método dos elementos de contorno, para representação de domínios poro-elasto-plásticos reforçados. Esta formulação é apresentada para os casos saturado e não saturado. Para o problema poroso enrijecido um acoplamento com o método dos elementos finitos é empregado, e a técnica de mínimos quadrados permite a regularização dos deslocamentos e do vetor de forças de superfície ao longo das interfaces de acoplamento. São empregadas expressões analíticas para o tratamento das integrais de contorno e de domínio presentes na formulação do método dos elementos de contorno. A formulação de Biot é empregada para a descrição de meios porosos saturados e uma formulação energética baseada nos trabalhos de Coussy é adaptada para a extensão ao caso não saturado. Neste caso, a pressão capilar e energia das interfaces são levadas em consideração. O nível de saturação é descrito pelo modelo de Van Genuchten e o comportamento do esqueleto é descrito ou pelo modelo de Drucker-Prager ou pelo modelo de Cam-Clay modificado. O problema não linear obtido por uma descrição temporal associada a discretização espacial é resolvido pelo método de Newton-Raphson. No caso saturado, o operador tangente consistente é definido e utilizado para obtenção da solução do sistema. Exemplos numéricos são apresentados para validar a formulação proposta.In this work a nonlinear formulation of the boundary element method (BEM) is proposed to deal with saturated and unsaturated poro-elasto-plastic 2D reinforced domains. To model reinforced porous domains a BEM/FEM (Finite Element Method) modified coupling technique is employed. The coupling is made by using the least square method to regularize the displacement and traction distributions along the interfaces. Analytical expressions have been derived for all boundary and domain integrals required for the formulation. The Biot formulation is used for the description of the saturated porous environments and an energetic consistent formulation based on work of Coussy is adopted for its extension to the framework of unsaturated porous media. In this case, the capillar pressure and the interface energy are taken into account. The Van Genuchten model is used for the determination of saturation level in non-saturated poro-elasto-plastic problems. The Drucker-Prager modified model if used for the saturated poro-elasto-plastic problems and the modified Cam-Clay model for the representation of non-saturated poro-elasto-plastic problems. For the saturated case, the consistent tangent operator is derived and employed inside a Newton procedure to solve non-linear problems. Numerical solutions are presented to validate the proposed models.
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Merabia, Samy. "Hétérogénéités dynamiques dans les liquides surfondus : transition vitreuse dans les films fins, vieillissement : propriétés mécaniques des élastomères chargés." Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112274.
Full textAbstract:
Nous montrons que le caractère hétérogène de la dynamique observé expérimentalement près de la transition vitreuse permet d'interpréter au sein d'une vision unifiée la dynamique de liquides surfondus dans la masse aussi bien qu'en volume, à l'équilibre et hors d'équilibre (vieillissement), ainsi que les propriétés physiques des caoutchoucs chargés. Nous avons tout d'abord calculer, au sein du modèle de Long et Lequeux, l'échelle spatiale ainsi que la distribution des temps de relaxation associées à l'hétérogénéité dynamique. Dans le cas de films minces, nous avons décrit en détailles mécanismes de relaxation près de la transition vitreuse et en particulier prédit la température de transition vitreuse Tg en fonction de l'épaisseur et de l'énergie d'interaction entre le polymère et le substrat. Nous avons ensuite prédit, dans la continuité du modèle de Long et Lequeux, l'évolution de l'état microscopique du système au cours d'un saut en température ou après un saut en pression. Nous avons montré qu'un même mécanisme physique permet d'interpréter: 1) le fait que le temps de relaxation dominant à l'équilibre est une fonction de la densité moyenne et de la température 2) la cinétique de fusion d'un polymère vitreux 3) l'évolution du volume au cours d'une réchauffe d'un polymère vitreux (effet Kovacs). Enfin, le modèle de transition vitreuse aux interfaces et de vieillissement nous a permis de proposer un modèle physique de caoutchouc chargé qui rende compte des propriétés de renforcement dans le régime linéaire ainsi que dans le régime non linéaire non destructif (effets Payne et Mullins, plasticité)We show that the heterogeneous nature of the dynamics near the glass transition allows to interpret in an unified view the dynamics of supercooled liquids in the bulk and in thin films, at equilibrium and out of equilibrium (aging) and also to understand the mechanical properties of filled elastomers( rubbers). We have first calculated, within the Long and Lequeux model, the length scale and the relaxation time distribution associated with the dynamical heterogeneities. This has allowed us to interpret quentitatively small probes diffusion experiments near the glass transition. In the case of thin films, we have described in details the relaxation mechanisms that take place near the glass transition and in particular we have predicted the glass transition temperature Tg as a function of the thickness of the film and the interaction energy between the polymer and the substrate. Next, we have predicted the evolution of the microscopic state of the system during a temperature jump or after a pressure jump. We have shown that the same physical mechanism allows to interpret: 1) the dependance of the equilibrium dominant relaxation time in the mean density and in the temperature 2) the melting kinetics of a glassy polymer 3) the evolution of the volume during a positive temperature jump (Kovacs effect). Finally, in the continuity of this work, we have proposed a physical model for filled elastomers. This model accounts for the reinforcement properties of the system, both in the linear and in the non linear regime and for the plastic behaviour (in the non-destructive regime of deformation)
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Liang, Xiaoyu. "Comportement en fatigue à grand nombre de cycle d’un acier inoxydable 316L obtenu par fabrication additive : effets de la microstructure, de la rugosité et des défauts." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE017.
Full textAbstract:
Cette étude vise à étudier l'influence de la microstructure, de la rugosité et des défauts de surface sur le comportement en fatigue à grand nombre de cycles (FGNC) d'un acier inoxydable 316L obtenu par fabrication additive (FA). Composée d’un volet expérimental et d’un volet numérique, elle est motivée par le fait que les matériaux issus du procédé de FA présentent souvent un état de surface et une microstructure très distincts des couples procédés de fabrication / matériaux conventionnels. Afin de clairement identifier le rôle joué par chacun des facteurs influents sur la réponse en fatigue, différentes techniques de caractérisation (Profilométrie, EBSD, Tomographie RX, dureté …) sont employées et permettent de mettre en évidence un niveau de rugosité important après fabrication ainsi que des textures morphologiques et cristallographiques marquées. Pour ce qui est du comportement sous chargement mécanique, des essais cycliques à déformation totale imposée mettent en évidence un écrouissage cyclique avec durcissement puis adoucissement. Une importante campagne d’essais en fatigue est conduite sous différents modes de chargement (traction, flexion, torsion) et pour différentes configurations d’état de surface (brut de fabrication, poli). L’analyse des faciès de rupture fait apparaître le rôle prépondérant joué par les défauts de type « lack of fusion » sur les mécanismes d’amorçage en surface des fissures de fatigue. Un diagramme de type Kitagawa-Takahashi est construit à partir de l’observation de la taille des défauts à l’amorçage et le rôle des amas de défaut est clairement démontré. L’étude numérique comporte deux parties distinctes avec, d’abord, un travail préliminaire relatif à la construction d’une méthode non locale adaptée à la prise en compte des effets de microstructure en fatigue dans le cas d’un acier 316L corroyé. A partir des données collectées lors de la campagne expérimentale portant sur l’acier SLM 316L, un modèle d'éléments finis tenant compte de la rugosité, des défauts et de la microstructure est construit. Les calculs sont conduits en utilisant un comportement de type élasticité cubique associé ou pas à de la plasticité cristalline. À l'aide d’une approche faisant appel à la statistique des extrêmes, les résultats des simulations EF sont analysés de manière à quantifier les effets respectifs de la rugosité de surface, de la taille et morphologie des grains, de la texture cristallographique et des défautsThis study aims to investigate the influence of both the microstructure and surface defects on the high cycle fatigue (HCF) behavior of a 316L stainless steel obtained by additive manufacturing (AM). Surface defects and microstructure are dominant factors of fatigue behavior, while the AM materials often exhibit distinguished surface state and microstructure compared to conventional materials. The current study begins with an investigation of the material properties that are related to fatigue behavior. Microstructure observations of the powder and fabricated specimens are undertaken. Profilometry and tomography analyses make the inherent defects visible. The hardness, elastic behavior and elastic-plastic behavior are studied via mechanical tests. Then, load-controlled fatigue tests concerning different surface-treated specimens under different loading types are conducted. To reveal the mechanism of fatigue failure in the studied specimens, a comprehensive fractography analysis is carried out. Experimental research reveals the weakening of fatigue strength due to lack-of-fusion defects. Yet, the effect of the microstructural attributes is difficult to evaluate without numerical tools. A preliminary numerical study about the application of the non-local method in an explicit microstructure sensitive model is undertaken to complement the microstructure-sensitive modeling framework. Based on the data collected in the experimental campaign, a finite element model that can take into consideration of the defects and the microstructure of the SLM SS 316L is built up. Finite element analyses are performed with both cubic elasticity and polycrystal plasticity constitutive laws. With the help of the statistical method, the results from the FE model are used to quantitatively assess the influence of surface roughness and microstructural attributes on the fatigue performance of SLM SS 316L
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Hamade, Sami. "Influence de pliures plastiques sur la morphologie de cloques et de marches d'interface sur leur propagation." Thesis, Poitiers, 2016. http://www.theses.fr/2016POIT2296/document.
Full textAbstract:
Cette étude a consisté à caractériser l'influence de la plasticité sur les formes de cloques observées à la surface des films minces déposés sur substrat à l'aide de simulations par éléments finis. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés à l'influence que peut avoir la plasticité du film sur les morphologies observées expérimentalement sur la surface de films d'or. Les simulations ont ainsi permis de caractériser la déstabilisation d'une cloque circulaire sous l'effet d'une surpression exercée sur la surface extérieure du film, menant à la formation de cloques en forme de «donut» et «croissant». Pour ce faire, un modèle 3D incluant une loi élasto-plastique a d'abord été considéré pour décrire le cloquage d'un film ductile. Un analogue à 2D moins coûteux en ressources numériques a ensuite été utilisé en imposant une pliure plastique sur la circonférence de la cloque. Les différentes morphologies de cloques en fonction de la surpression extérieure et de la contrainte interne ont ainsi été déterminées. Un bon accord a été obtenu entre les simulations numériques et les observations expérimentales confirmant le rôle de la surpression et de la plasticité dans cette déstabilisation. Dans la seconde partie, l'effet sur la propagation des rides des marches d'interface résultant de la déformation plastique du substrat a été étudié. A partir de simulations par éléments finis intégrant un modèle de zones cohésives prenant en compte la mixité modale, l'influence de la hauteur des marches et de leur orientation par rapport à l'axe de compression, orientation liée à la cristallographie, a été caractériséThis study consisted to characterize the influence of plasticity on the shapes of blisters observed on the surface of thin films deposited on substrates using finite element simulations. In the first part, we looked at the possible influence of the plasticity of the film on the morphologies observed experimentally on the surface of gold films. The simulations thus enabled to characterize the destabilization of a circular blister under the effect of an overpressure exerted on the outer surface of the film, leading to the formation of croissant and donut like blisters. To do this, a 3D model including an elasto-plastic law was first considered to describe the buckling of the ductile film. A similar 2D model which is less expensive in numerical computing resources was then used by imposing a plastic folding on the circumference of the blister. The different morphologies of blisters have been then determined as a function of the external overpressure and internal stress. A good agreement was obtained between numerical simulations and experimental observations confirming the role of the overpressure and plasticity in this destabilization. In the second part, the effect on the spread of straight blisters of interface steps resulting from the plastic deformation of the substrate was investigated. From finite element simulations incorporating a cohesive zone model taking into account a modal mixity, the influence of the step heights and their orientations with respect to the compression axis, an orientation related to crystallography, was characterized
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Pélosin, Véronique. "Dynamique de l'évolution structurale et spectroscopie mécanique de multicouches AgNi." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10121.
Full textAbstract:
Differents appareils ont ete adaptes a la spectroscopie mecanique de films minces autoportants ou adherents a un substrat. Les deux principaux dispositifs mis au point, tres performants et plurifonctionnels, sont un tensiodilatometre et une lame vibrante. Nous nous somme interesses a des multicouches agni a mailles deformees fabriquees par pulverisation cathodique. Les deux elements sont immiscibles et presentent un fort desaccord parametrique, 15%. La taille des grains est nanometrique. Nous avons etudie les differents stades de l'evolution microstructurale de ces materiaux, relaxation interfaciale et destratification, grace a des mesures de resistivite et de dilatometrie effectuees en continu au cours de cycles de temperature. Le comportement mecanique des echantillons a ete analyse pour une large gamme de periodes, dans l'etat brut de fabrication mais aussi lors de traitements thermiques. Des courbes effort-deformation tracees en tension uniaxiale montrent que les lois de l'elasticite lineaire demeurent verifiees. Le module d'young ne presente aucune singularite, quelle que soit la periode etudiee. Les constantes de cisaillement determinees par diffusion brillouin sont abaissees substantiellement aux faibles periodes. Les mesures ont aussi revele une limite d'ecoulement plastique geante. En regime dynamique, les mouvements des defauts internes, joints de grains et interfaces, sont inhibes par ancrage reciproque. En utilisant des films adherents a un substrat de silicium, nous avons suivi les variations des contraintes internes generees thermiquement ou induites par les reorganisations structurales. Il apparait que le relachement de ces contraintes lors du stade de relaxation interfaciale est a mettre en relation avec la densification qui accompagne cette relaxation. Enfin, nous avons mis en evidence des effets de module et d'amortissement d'origine magnetoelastique. Ils renseignent sur la mobilite des parois de domaines magnetiques. Le niveau de contrainte a une incidence tres forte sur l'amplitude de ces effets
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Douin, Joël. "Structure fine des dislocations et plasticité dans Ni(3)Ai." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2313.
Full textAbstract:
Etude detaillee de l'evolution de la structure fine des dislocations dans une large gamme de temperature autour du pic de limite elastique (600-700c). Analyse cristallographique de la structure ordonnee l1::(2) et des defauts plans de cette structure. Presentation, a partir de cette analyse, des resultats des simulations atomiques de paroi d'antiphase. Calcul de forme et d'energie de dislocations en elasticite anisotrope. Analyse du mecanisme de formation des defauts d'empilement. Etude, en fonction de la temperature d'essai, de la structure fine des dislocations. Influence d'une variation de composition sur la morphologie des dislocations
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Bénito, Sylvain. "Modélisation et simulation du comportement mécanique des milieux plastiques mous : mousses liquides, émulsions." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13858/document.
Full textAbstract:
Ce travail traite de la modélisation du comportement mécanique de matériaux mous, tels que les mousses liquides et les émulsions. La description de la réponse mécanique de tels milieux nécessite la prise en compte de caractéristiques complexes: élasticité aux grandes déformations, écoulement plastique se produisant au delà d'un certain seuil de contrainte. Nous proposons un nouveau modèle mécanique incluant ces caractéristiques. Une analyse mathématique du couplage entre l'équation constitutive obtenue et l'hydrodynamique est proposée. Le travail s'achève avec une étude numérique du système dans un contexte d'écoulement bidimensionnel. Les simulations reproduisent certains phénomènes observés expérimentalement, tel que la formation de bandes de cisaillementAbstract
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Geslin, P. A. "Contribution à la modélisation champ de phase des dislocations." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01009892.
Full textAbstract:
Le comportement plastique des alliages métalliques est très souvent influencé par les interactions entre les précipités d'une seconde phase et les dislocations, dont la dynamique peut être étudiée par des méthodes de type champ de phase. En effet, ces méthodes présentent comme principal avantage leur caractère variationnel qui rend naturel le couplage avec la dynamique d'autres défauts (solutés, lacunes, précipités de seconde phase...). Ces travaux de thèse s'inscrivent dans ce contexte en proposant de nouveaux modèles champ de phase permettant d'étudier le comportement des dislocations, leurs interactions avec des précipités de seconde phase ainsi que les mécanismes de montée par absorption/émission de lacunes. Nous proposons tout d'abord un modèle d'élasticité non-linéaire, tenant compte du glissement des dislocations ainsi que de leur nucléation et du glissement dévié. L'utilisation de ce modèle permet de confirmer les mécanismes de perte de cohérence des précipités par la nucléation de boucles prismatiques envisagés dans des études antérieures. Nous proposons ensuite un couplage de cette approche avec un modèle tenant compte de l'évolution microstructurale de précipités Al3Sc dans une matrice d'aluminium. Nous montrons notamment que les dislocations peuvent modifier significativement la morphologie de l'interface des précipités, ce qui peut affecter la réponse mécanique du matériau. Enfin, nous développons un modèle champ de phase pour la montée des dislocations tenant compte de la diffusion des lacunes. Nous nous attachons en particulier à étudier le caractère limitant du mécanisme d'absorption/émission de lacunes au niveau du coeur des dislocations.
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Desvignes, Marc. "Influence du grenaillage de precontrainte sur la tenue en service de l'acier 35cd4." Paris, ENSAM, 1987. http://www.theses.fr/1987ENAM0011.
Full textAbstract:
La rupture des structures sollicitees mecaniquement s'initient souvent en surface dans les zones en traction. Afin d'augmenter la resistance et la fiabilite des pieces, il est necessaire de durcir la surface et de la mettre en compression par un traitement de grenaillage de precontrainte. Influence des contraintes residuelles de compression sur le comportement en fatigue. Analyse de l'evolution de ces contraintes. Determination de la limite d'elasticite de la couche grenaillee. Prevision des courbes de woehler des pieces grenaillees
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Doucet, Laurence. "Caractérisation mécanique et physico-chimique des matériaux métalliques et diélectriques dans des structures d'interconnexions destinées à la micro-électronique." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0113.
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Les films minces dielectriques (oxydes de silicium) et metalliques (alliages a base d'aluminium et tungstene) utilises en micro-electronique peuvent etre le siege de contraintes residuelles elevees qui sont susceptibles de provoquer des endommagements irreversibles. Les contraintes residuelles presentes au sein des systemes films-substrat de silicium ont ete determinees par la mesure du rayon de courbure. La diffraction des rayons x a permis d'analyser l'etat de contraintes dans les motifs d'interconnexion (lignes ou vias), passives ou non. La determination des constantes elastiques a ete faite par spectroscopie brillouin. Dans le cas des dielectriques, l'influence des differentes conditions de depots sur la nature des contraintes residuelles et les caracteristiques chimiques a ete etudiee ; cela se traduit par une sensibilite de certains dielectriques a l'humidite, la desorption des especes hydrogenees a partir de 400c et la presence de contraintes intrinseques. Deux alliages a base d'aluminium ont ete etudies en fonction de la temperature de depot et de la presence eventuelle des barrieres d'adhesion: le comportement plastique de ces materiaux a ete mis en evidence a travers la relaxation de la contrainte a la fois a temperature ambiante et au cours de recuits a 400c. Les films minces de tungstene ont un comportement elastique ; le niveau de contraintes residuelles y est plus eleve et provient de la presence de fortes contraintes intrinseques dependant des conditions de depots. Pour les deux types de metallisations, les lignes gravees non passivees presentent un etat de contraintes biaxial alors que les lignes passivees ont un etat de contraintes triaxial ; l'etat de contraintes dans les vias en tungstene, noyes dans un film de silice, est triaxial. Tous ces resultats experimentaux ont ete correles a des simulations numeriques par elements finis
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Tounsi, Bouchaïb. "Etude par microscopie en faisceau faible de la dissociation des dislocations dans Ni(3)Si : relation avec le comportement plastique." Poitiers, 1988. http://www.theses.fr/1988POIT2338.
Full textAbstract:
Analyse des microstructures de deformation dans l'alliage de structure l1::(2) en fonction de la temperature afin de comprendre les causes du comportement plastique anormal. A basse temperature, les superdislocations dominent. Analyse de leur structure fine et de leur role de verrou en glissement octaedrique. Etude de l'evolution des structures des dislocations lors de l'augmentation de la temperature d'essai
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Nguyen, Ngoc Bien. "Modélisation micromécanique des roches poreuses. Application aux calcaires oolitiques." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL082N/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est consacré à l'étude du comportement poro-élastique linéaire et non linéaire des matériaux et géomatériaux poreux (notamment les calcaires oolithiques et le minerai de fer) par approche de changement d'échelle. A partir des observations microstructurales de ces matériaux, un modèle conceptuel a été proposé. Les roches poreuses étudiées sont constituées par un assemblage de grains (oolithes), à forte fraction volumique, cimentés par une matrice. La porosité, supposée connectée, est présente dans les oolithes (inter-oolithique) et dans la matrice (intra-oolithique). Un modèle d'homogénéisation à deux étapes est développé dans le cadre du modèle des sphères composites. L'importance des effets de liaison d'interface sur les propriétés poro-élastiques des sphères composites est étudiée en déterminant la solution exacte du modèle aux conditions d'interfaces parfaite ou/et imparfaite. Le modèle est tout d'abord appliqué pour estimer les propriétés effectives poro-élastiques linéaires des roches étudiées. Le comportement non linéaire de ces roches est étudié en attribuant à la matrice un comportement élastoplastique et en développant un comportement non linéaire pour les interfaces (oolithes - matrice). La comparaison entre résultats issus de la modélisation et ceux expérimentaux macroscopiques montre l'importance cruciale de la zone interfaciale de transitionThis work is devoted to the modelling of the linear and non-linear hydro-mechanical behaviour of porous rocks (such as oolitic limestone, iron ore) by the multiscale modelling approach. Based on microstructure observations, a conceptual model was proposed. Porous rocks studied are constituted by an assemblage of grains (oolites), with high volume fraction, coated by a matrix. The overall porosity is supposed connected and decomposed into oolite porosity and matrix porosity. A two step homogenization method has been developed in the framework of CSA models (Composite Sphere Assemblage). The effect of interfacial bonding condition on poroelastic properties of composite sphere is investigated by determining the exact solution of the model in the case of perfect or/and imperfect interface. Micromechanical model is applied firstly to estimation of effective linear poroelastic properties of rocks studied. Their non-linear behaviour is studied by considering a elasto-plastic behavior for both the matrix and the interfaces (oolite-matrix). The comparison between numerical simulations and macroscopic experimental results underlined the crucial role of the interfacial transition zone