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Dissertations / Theses on the topic 'Éléments finis, Méthode des – Applications scientifiques'
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1
Bomme, Patricia. "Objets hybrides dans des applications scientifiques orientées objets." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1113.
Full textAbstract:
L'approche proposée définit, met en œuvre et valide un concept d'objets hybrides (ou objets intelligents), qui intègre une connaissance déclarative accompagnée de raisonnements. Les comportements intelligents ainsi définis, peuvent être invoqués dans les méthodes de l'objet. Les règles d'un objet sont considérées comme des pseudo-méthodes travaillant sur l'état de l'objet. Leur conception d'intégration respecte les caractéristiques des objets, auxquelles elles sont appliquées : l'encapsulation, l'héritage, le polymorphisme et l'identité d'un objet. Les règles sont organisées en une hiérarchie induite de celle de l'application ; ainsi ces deux hiérarchies demeurent toujours cohérentes. Quant aux moteurs d'inférence, ils sont sous le contrôle d'un objet et deviennent des concepts locaux implémentés par des objets temporaires. Cette implémentation ainsi qu'une simple architecture de tableau noir facilitent la définition et la spécialisation des modes de raisonnement. Pour résumer, ces objets intelligents fournissent à leur application hôte, une architecture dans laquelle la connaissance est distribuée et les inférences décentralisées. L'outil final est une librairie implémentant un système expert propositionnel orienté-objet en association avec un modèle d'objets intelligents réutilisables. Cette approche peut être mise en œuvre dans tout environnement compatible c/c++, elle permet d'intégrer des heuristiques dans une application sans introduire de nouvelles contraintes. Le potentiel de l'approche est illustré sur deux exemples industriels : un système d'aide à la décision pour la sélection optimale d’équipements industriels, et sur un pré-processeur bi-et-tridimensionel d'éléments finis en géomécanique.
2
BARROS, ELISABETH. "Estimation de parametres dans les equations de saint-venant." Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066465.
Full textAbstract:
Le but de cette these a ete de mettre au point une methode robuste pour identifier des parametres inconnus (tel le coefficient de frottement) apparaissant dans les equations de saint-venant bidimensionnelles. Ces equations d'ecoulement a surface libre ont ete discretisees en elements finis et sont resolues grace au code industriel telemac-2d developpe par le laboratoire national d'hydraulique d'e. D. F. La technique employee s'inspire de la theorie du controle optimal et consiste a trouver le minimum d'une fonction cout definie comme etant l'ecart quadratique entre les mesures et les sorties du modele numerique. Le probleme d'optimisation est donc de trouver le minimum de ce critere cout. Pour resoudre ce dernier, le calcul du gradient de la fonction cout est requis ce qui s'effectue en utilisant la methode adjointe de g. Chavent. La minimisation se realise ensuite a l'aide d'une technique similaire au gradient conjugue. L'algorithme d'optimisation a ete applique a des cas schematiques avec des mesures simulees et a montre son bon fonctionnement. Il a ete utilise ensuite pour estimer les coefficients de frottement dans la manche et l'ocean atlantique a l'aide de mesures reelles
3
Benayoun, Serge. "Calcul local du mouvement : applications à l'imagerie médicale multidimensionnelle." Paris 9, 1994. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=1994PA090032.
Full textAbstract:
Le calcul local du mouvement dans des séquences d'images spatio-temporelles constitue un des objectifs les plus attractifs en vision par ordinateur et un enjeu médical de première importance. Le calcul de caractéristiques différentielles sur ces images (gradient, courbure) fournit des hypothèses de correspondance pour le suivi des points. Nous présentons une méthode de suivi local qui évite une modélisation préalable des objets traités. Elle est basée sur la résolution d'une équation aux dérivées partielles sur l'espace des fonctions de correspondance. L'absence de modélisation nous oblige à appliquer un traitement numérique sur une image entière, ce qui entraine un volume de calcul important. Pour le réduire, nous utilisons un maillage adaptatif, lequel conserve les propriétés topologiques et géométriques de l'image originale. Avec ces maillages non réguliers, et contrairement à la méthode des différences finis, la méthode des éléments finis permet de résoudre rigoureusement l'équation. Nous présentons des résultats expérimentaux sur des séquences temporelles d'images médicales 2D et 3D
4
Droniuc, Niculai. "Développement et applications géotechniques du calcul à la rupture par la méthode des éléments finis." Marne-la-vallée, ENPC, 2001. http://www.theses.fr/2001ENPC0109.
Full textAbstract:
Ce mémoire est consacré au développement de la méthode cinématique régularisée, développée au LCPC pour la recherche automatique des mécanismes de rupture des ouvrages géotechniques dans le cadre général de l'analyse limite (recherche de bornes supérieures des charges de rupture). Il présente d'abord des développements théoriques pour prendre en compte de nouveaux critères de rupture des sols et l'effet de l'eau interstitielle sur la stabilité des ouvrages géotechniques. Ces développements sont mis en oeuvre numériquement par la méthode des éléments finis dans le module LIMI de CESAR-LCPC. Les fonctions de dissipation plastique sont calculées pour des critères de rupture tronqués, pour assurer l'équivalence des approches statique et cinématique de l'analyse limite. Une méthode de résolution du problème local, basée sur des résultats classiques de l'optimisation convexe, est proposée. Pour la résolution du problème global, une variante de la méthode d'Uzawa permet de réduire le nombre d'itérations pour la recherche du minimum de la fonctionnelle associée à la résolution du problème cinématique régularisé
5
Qasmi, Mounir. "LaNanoindentation simulée par la méthode des éléments finis associée aux algorithmes d'analyse inverse : un outil pour accéder aux propriétés mécaniques locales des matériaux : quelques applications." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2084.
Full text
6
Lochegnies, Dominique. "Résolution numérique par la méthode des éléments finis des problèmes viscoplastiques et applications à l'étirage et au forgeage." Valenciennes, 1988. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/a3083d29-4085-4d6c-b4ef-4f0ebdcab1f8.
Full textAbstract:
Etude par la méthode des éléments finis des problèmes viscoplastiques de type norton-hoff dans la mine en forme des métaux. Application aux problèmes de filage avant, d'étirage de tubes et de forgeage
7
Picard, Emmanuel. "Filtres planaires en technologies innovantes pour des applications multimédia." Limoges, 2004. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/175f1b18-41c0-49f5-b9c0-cebb24d6b6bf/blobholder:0/2004LIMO0002.pdf.
Full textAbstract:
Ces travaux de recherche s'inscrivent dans le cadre de projets financés par le RNRT. Le projet SUPRACOM concerne la réalisation de filtres intégrables sur des têtes de mât pour la télépohonie mobile UMTS. Nous avons conçu et réalisé des filtres à bande passante très étroite, sélectifs et à faibles pertes d'insertion, utilisant la technologie des films minces d'YBaCuo. Nous avons étudié diverses topologies de filtres de type Tchebyshev et de type quasi-elliptique sur substrat de LaAlO3 et de Mgo. Le projet EMILIE a permis d'étudier divers modules LTCC facile à reporter, en flipchip ou en surface, sur des cartes d'émission/réception pour des applications LMDS. Des transitions de la carte vers le module LTCC sont analysées et optimisées pour fonctionner sur une bande de fréquence allant de 1 GHz à 40 GHz. Une fois la transition optimisée, nous avons développé des filtres passe bande autour de la fréquence de 26 GHz utilisant la technologie LTCC. Nous avons ainsi obtenu une fonction élémentaire de filtrage, packagée et facile à insérer sur une carte
8
Bouillard, Philippe. "Méthodes de contrôle de la qualité de solutions éléments finis: applications à l'acoustique." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1997. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/212096.
Full textAbstract:
This work is dedicated to the control of the accuracy of computational simulations of sound propagation and scattering. Assuming time-harmonic behaviour, the mathematical models are given as boundary value problems for the Helmholtz equation Delta u+k2u=0 in Oméga. A distinction is made between interior, exterior and coupled problems and this work focuses mainly on interior uncoupled problems for which the Helmholtz equation becomes singular at eigenfrequencies. As in other application fields, error control is an important issue in acoustic computations. It is clear that the numerical parameters (mesh size h and degree of approximation p) must be adapted to the physical parameter k. The well known ‘rule of the thumb’ for the h version with linear elements is to resolve the wavelength lambda=2 pi k-1 by six elements characterising the approximability of the finite element mesh. If the numerical model is stable, the quality of the numerical solution is entirely controlled by the approximability of the finite element mesh. The situation is quite different in the presence of singularities. In that case, stability (or the lack thereof) is equally (sometimes more) important. In our application, the solutions are ‘rough’, i.e. highly oscillatory if the wavenumber is large. This is a singularity inherent to the differential operator rather than to the domain or the boundary conditions. This effect is called the k-singularity. Similarly, the discrete operator (“stiffness” matrix) becomes singular at eigenvalues of the discretised interior problem (or nearly singular at damped eigenvalues in solid-fluid interaction). This type of singularities is called the lambda-singularities. Both singularities are of global character. Without adaptive correction, their destabilizing effect generally leads to large error of the finite element results, even if the finite element mesh satisfies the ‘rule of the thumb’.
The k- and lambda-singularities are first extensively demonstrated by numerical examples. Then, two a posteriori error estimators are developed and the numerical tests show that, due to these specific phenomena of dynamo-acoustic computations, error control cannot, in general, be accomplished by just ‘transplanting’ methods that worked well in static computations. However, for low wavenumbers, it is necessary to also control the influence of the geometric (reentrants corners) or physical (discontinuities of the boundary conditions) singularities. An h-adaptive version with refinements has been implemented. These tools have been applied to two industrial examples :the GLT, a bi-mode bus from Bombardier Eurorail, and the Vertigo, a sport car from Gillet Automobiles.
As a conclusion, it is recommanded to replace the rule of the thumb by a criterion based on the control of the influence of the specific singularities of the Helmholtz operator. As this aim cannot be achieved by the a posteriori error estimators, it is suggested to minimize the influence of the singularities by modifying the formulation of the finite element method or by formulating a “meshless” method.
Doctorat en sciences appliquées
info:eu-repo/semantics/nonPublished
9
Dufour, Frédéric. "Développements de la méthode des éléments finis avec des points d'intégration Lagrangiens : applications à la géomécanique." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00334013.
Full textAbstract:
Beaucoup de modélisations numériques dans les domaines de la géophysique, du génie civil et du génie mécanique nécessitent la prise en compte de grandes transformations sur des matériaux avec des comportements allant du fluide visqueux au solide élastique, avec ou sans microstructure granulaire ou stratifiée, en passant par des matériaux bi-phasiques. Une nouvelle méthode numérique, intitulée méthode des éléments finis avec des points d'intégration Lagrangiens (MEFPIL), a été développée pour répondre à ce cahier des charges. Elle est basée sur une grille Eulérienne d'éléments finis dont les points intégrations sont des particules Lagrangiennes qui transportent dans leur mouvement les propriétés matériaux et les variables de temps. Ainsi, les limites vers les grandes transformations sont abolies, tout en transportant l'historique de la matière. Le suivi implicite des interfaces matériaux permet aussi de modéliser les interactions fluide-solide en attribuant des propriétés rhéologiques contrastées aux particules en différents points de l'espace. Ce travail a démontré que des contraintes sur le nombre et le poids numérique des points d'intégration, sont nécessaires pour obtenir de bons résultats dans des cas tests. A cause du traitement des grandes transformations sous forme incrémentale, cette méthode impose une attention particulière lors du développement et de l'implantation de nouvelles lois de comportement. Lors de ce travail, la théorie de Cosserat, la viscoélasticité, des modèles non linéaires et l'anisotropie, éventuellement couplée avec la théorie de Cosserat, ont été implantés pour répondre à des besoins précis lors de la modélisation de phénomènes géophysiques et des procédés de mise en forme de matériaux. La MEFPIL a démontré sa capacité dans la modélisation des écoulements de matériaux divers en grandes transformations et laisse entrevoir un grand potentiel pour de futures applications.
10
Choné, Philippe. "Étude de quelques problèmes variationnels intervenant en géométrie riemannienne et en économie mathématique." Toulouse 1, 1999. http://www.theses.fr/1999TOU10020.
Full textAbstract:
Dans la première partie de cette thèse, nous prouvons une version faible de la conjecture suivante, formulée en 1983 par Hildebrandt : en dimension 2, les applications qui sont points critiques d'une fonctionnelle invariante par difféomorphisme conforme sont régulières. Nous montrons la régularité de telles applications, pourvu qu'elles soient a priori bornées. Ce résultat étend le théorème de F. Helein sur la régularité des applications harmoniques à valeurs dans une variété riemannienne compacte sans bord. Les problèmes variationnels étudiés dans la seconde partie sont motivés par des questions économiques. Ils consistent en la maximisation de certaines fonctionnelles sur le cône des fonctions convexes. Nous donnons une condition suffisante pour que la contrainte de convexité soit active. Cette condition, qui fait notamment intervenir la géométrie du domaine, est vérifiée dans des situations très courantes en économie. Typiquement en dimension 2, il existe une région où le rang de la hessienne de la solution est 1. Nous écrivons les équations d'Euler du problème en faisant intervenir des opérateurs dits de "balayage". Nous expliquons comment utiliser les conditions de balayage pour construire la solution du problème. Cette construction nécessite toutefois une certaine connaissance préalable de la forme de la solution. Ceci nous conduit à étudier le problème de l'approximation numérique de la solution : toute la difficulté consiste à déterminer les directions dans lesquelles la contrainte de convexité est saturée. Nous explorons diverses méthodes d'éléments finis et montrons que les plus simples d'entre elles se heurtent à une obstruction théorique sérieuseIn the first part of this thesis, we consider a critical point u of a conformally invariant functional on a two-dimensional domain. We show that if u is a priori assumed to be bounded, then u is smooth up to the boundary of the domain. As an application, we establish a regularity result for weak solutions to the equation of surfaces of prescribed mean curvature in a three dimensional compact Riemannian manifold. The variational problems studied in the second part are motivated by economic issues, namely non-linear pricing by a monopolist or a duopolist. The problem consists in maximizing a functional over the cone of convex functions. We give a sufficient condition for the convexity constraint to be active. This condition does hold in many common situations in economics. Typically, in a two-dimensional problem, there exists an area where the rank of the hessian of the solution is 1. We write the Euler equation of the problem and derive the + sweeping conditions. We explain how to use these conditions to compute the solution. This method, however, requires some prior knowledge of the solution. We therefore study the numerical approximation of the problem. We show how to apply some simple finite-elements methods to the problem. There is, however, a strong theoretical obstruction to the convergence of these methods (in dimension greater than 2). Finally we consider duopoly models that involve non-concave and non-coercive functionals. We study best reply maps and Nash equilibria in these models
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Golay, Frédéric. "Contribution à la modélisation par éléments finis des phénomènes thermomécaniques apparaissant lors de l'élaboration de matériaux composites : Applications industrielles." Aix-Marseille 2, 1991. http://www.theses.fr/1991AIX22058.
Full textAbstract:
L'objet de cette étude est l'analyse et la modélisation des phénomènes thermomécaniques qui apparaissent lors de la cuisson de pièces mécaniques en matériaux composites. Dans un premier temps, nous utilisons une approche classique: une étude thermique, suivie d'une étude élastique a déformations (d'origine thermique) imposées, durant la phase de refroidissement. L'application de cette méthodologie a l'analyse du refroidissement d'une pale d'hélicoptère après polymérisation, nous permet d'obtenir de bons résultats qualitatifs, mais montre aussi les limites d'une telle approche. Afin d'affiner la modélisation, nous menons alors une étude bibliographique sur les phénomènes thermiques, chimiques et rhéologiques se produisant lors de la cuisson d'un matériau composite. Notre contribution porte alors sur deux points essentiels: 1) la formulation des équations non linéaires anisotropes de la chaleur, couples aux équations régissant la cinétique chimique de polymérisation, et leur résolution par éléments finis (2d&3d, méthode du point milieu genévrière), dans le code mef et dans une architecture informatique parallèle (24 transputers). Afin de prouver que l'outil numérique ainsi réalise est une aide a la conception de cycles de cuisson industriels, nous simulons la polymérisation d'une plaque épaisse carbone/époxy (avec comparaison numérique/expérimental) et celle d'une structure complexe telle que le mat rotor de l'aérospatiale; 2) la formation de la loi de comportement thermoviscoelastique anisotrope de type zener, et sa mise en oeuvre par éléments finis (2d&3d). Nous proposons également trois méthodes d'intégration à pas auto adaptative pour la résolution des équations différentielles locales déterminant les variables internes. Et nous illustrons enfin notre propos par la simulation du refroidissement
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Nineb, Shéhérazade. "Modélisations et outils numériques en mécanique non régulière et applications à la tenségrité." Montpellier 2, 2006. http://www.theses.fr/2006MON20226.
Full text
13
Saramito, Pierre. "Simulation numérique d'écoulements de fluides viscoélastiques par éléments finis incompressibles et une méthode de directions alternées : applications." Phd thesis, Grenoble INPG, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00445423.
Full textAbstract:
Nous considérons la simulation numérique des écoulements de fluides viscoélatiques. Développant une approximation en temps par la méthode des directions alternées, nous proposons un algorithme entièrement nouveau permettant de découpler le calcul des contraintes de celui des vitesses. D'ordre deux en temps, cette méthode permet de plus le calcul rapide des solutions stationnaires. L'éléments à divergence nulle de Thomas-Raviart est utilisé pour les vitesses, et celui de Lesaint-Raviart pour les contraintes. La méthode est appliquée au problème de l'écoulement de fluides du type Oldroyd dans une contraction brusque (problème de la marche).
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Alachaher, Abderrahim. "Abd : une nouvelle loi de comportement incrémentalement non linéaire et applications par la méthode des éléments finis." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10136.
Full textAbstract:
Ce memoire presente une etude locale et numerique du comportement mecanique des geomateriaux. La premiere partie de ce memoire presente une synthese de quelques modeles utilises dans le cadre de la description du comportement des sols. Quelques aspects lies aux schemas d'integration et au temps de calcul ont ete degages. Ensuite, nous presentons une nouvelle loi de comportement incrementalement non-lineaire de type interpolation denommee abd, caracterisee par le sens de son ecriture qui permet d'exprimer directement la reponse incrementale si la sollicitation incrementale est completement definie en termes de deformations incrementales. Nous avons valide ce nouveau modele au niveau global et incremental de la sollicitation. Nous avons montre les performances du modele en le comparant au modele incremental de darve et aux essais experimentaux. Quelques problemes inherents a la stabilite des chemins de reponse sont discutes a la fin de cette partie. La seconde partie vise a integrer le nouveau modele dans un code de calcul par elements finis sic. Un algorithme de controle et d'adaptation de l'etape de chargement en temps reel est presente. Enfin, nous presentons diverses modelisations numeriques d'essais pressiometriques. Une analyse detaillee des chemins locaux est abordee, et nous comparons aussi nos resultats avec ceux obtenus avec le code gefdyn et avec les essais experimentaux
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Kaddah, Fouad. "Étude numérique d'éléments de plaques et coques minces et épaisses pour des applications en génie civil." Villeneuve d'Ascq, École centrale de Lille, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10101.
Full textAbstract:
La modélisation des plaques et des coques se rencontre dans l'étude de nombreuses structures en génie civil. Ce travail a pour objectif de valider des éléments de plaques et de coques minces et épaisses, isotropes et multicouches, afin de traiter une large classe de problèmes dans ce domaine. Le cadre formel s'appuie sur la théorie de Mindlin-Reissner ; les phénomènes de blocage observés avec les structures très minces sont traites par la technique des champs de substitutions. Deux éléments plaques et deux éléments coques ont été étudiés et introduits dans un code de calcul développé à cet égard. De nombreux tests de validation en statique et en dynamique ont été effectués avec ces éléments. Ils ont porté sur différents aspects tel que l'élancement, le degré d'anisotropie, la capacité des éléments à décrire des champs de déformations et contraintes complexes, les problèmes de jonctions et de raccords. Quelques applications d'intérêts pratiques ont été abordées et ont permis de mettre en évidence la fiabilité des modèles élaborés.
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Najjar, Walid. "Contribution à la simulation de l'emboutissage de préformes textiles pour applications composites." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00841194.
Full textAbstract:
Dans le cadre de cette thèse, une modélisation par éléments finis continue renforcée discrète est développée. Le modèle est basé sur le concept de la cellule élémentaire, avec utilisation de connecteurs pour prendre en compte la rigidité en tension de la structure, et modéliser l'anisotropie du tissu et un élément coque pour décrire la rigidité en cisaillement et gérer le frottement et le contact avec les outils lors de la simulation du procédé de préformage. Les différents éléments de ce maillage spécifique sont générés automatiquement à l'aide des scripts pythons. Associés à ce choix de modélisation, les caractéristiques du comportement sont déterminées à l'aide d'essais expérimentaux conduits sur le renfort et d'une démarche de méthode inverse. Le comportement de ces différents éléments est choisi d'être linéaire élastique en premier lieu, et par la suite à évoluer pour devenir non linéaire. Ces développements numériques sont réalisés dans le logiciel Abaqus/ Explicit. Dans un second temps le modèle développé est utilisé dans le cadre de simulation de l'étape de préformage des renforts secs. A ce titre un démonstrateur expérimental développé dans le cadre de la thèse sert à obtenir des résultats expérimentaux pour corréler ces travaux de simulations. Des comparaisons avec des simulations mono-couche, hémisphérique, permettre de mettre en évidence l'influence des paramètres de simulations mises en jeu. Dans le cadre de préformages de plusieurs plis, l'influence des caractéristiques du contact / frottement est mise en évidence. Finalement une procédure d'automatisation afin de rendre la simulation plus ergonomique dans un contexte industriel est présentée. Cette procédure consiste à générer le maillage spécifique et mettre la simulation en donné dans Catia. Les simulations peuvent ainsi se réaliser sans le passage par Abaqus/CAE.
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Berard, Alexandre. "Transferts de champs entre maillages de type éléments finis et applications numériques en mécanique non linéaire des structures." Thesis, Besançon, 2011. http://www.theses.fr/2011BESA2045/document.
Full textAbstract:
En mécanique des milieux continus, la résolution d'un problème à l'aide de la méthode des éléments finis permet d'obtenir des champs discrétisés aux noeuds ou aux points de Gauss, sur un maillage donné de la structure étudiée. Si l'on souhaite utiliser ces résultats afin d'effectuer un calcul sur un second maillage, un transfert de données est inévitable, notamment dans les études chaînées, lors de processus d'adaptation de maillage ou encore pour des couplage entre codes. La simulation numérique doit tenir compte de cet état de fait, ce qui n'est pas totalement le cas aujourd'hui; la division R&D d'EDF souhaite donc disposer d'outils permettant de lever ce verrou au sein du logiciel libre Code_Aster.Le manuscrit présente une synthèse des travaux menés durant la thèse, qui répondent aux objectifs suivants: proposer des méthodes de transfert de champs, comparer et qualifier ces différentes approches à l'aide d'ananlyses d'erreur théoriques et numériques, implanter l'une de ces méthodes dans Code_Aster, valider cette programmation sur quelques cas industrielsIn continuum mechanics, when a problem is solved with the finite element method, field are known on nodes or on integration points, on a given mesh of the structure. If we which to use these results to perform a calculation on a second mesh, a data transfer is inevitable, especially in studies which imply adapting mesh process, or for coupling several codes. Numerical simulation must take this fact into account, which is not entirely the case today. So R&D division of EDF is eager to use some tools to remove this lock, in the software Code_Aster.There is a sum up of the work dine during the thesis. The objectives are the following: propose some methods for fields transfers, compare and describe these different approaches with theoretical analysis and numerical errors, implement one of these methods in Code_Aster, validate this implementation on some industrial cases
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VIOT, VESCO VERONIQUE. "Etude comparative de quelques modeles dynamiques appliques aux vibrations de poutres droites." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1987. http://www.theses.fr/1987ECDL0010.
Full textAbstract:
Rassemblement et comparaison des quelques theories "charnieres" de l'evolution de la modelisation des vibrations des poutres dans les 3 mouvements fondamentaux (mouvement longitudinal, de flexion et de torsion). De toutes les theories presentees ici, seule la plus recente proposee par muller aborde globalement la combinaison de ces trois mouvements ainsi que leurs couplages eventuels. Le calcul des pulsations propres fourni par ces differentes modelisations est la base de cette comparaison developpee ici pour le mouvement longitudinal et le mouvement de torsion dans le cas d'un materiau homogene. La meme comparaison est effectuee pour le mouvement de flexion dans le cas d'un tricouche et d'un fibre a fibres paralleles. Cette etude comparative montre a la fois l'interet et les limites respectives des theories "classiques" et "sophistiquees". Toutes ces theories forment un ensemble coherent puisque dans les exemples ou elles sont toutes applicables, elles donnent des resultats tres proches pour les premiers modes. Par contre, des que les etudes demandent un niveau de precision superieur (modes eleves) ou s'interessent a des milieux plus eloignes du modele unidimensionnel (elancements faibles par exemple), les theories sophistiquees sont seules a fournir des resulats fiables
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Maurel-Pantel, Aurélien. "Etude expérimentale et modélisation par éléments finis du procédé de fraisage : applications à l'identification paramétrique des lois de comportement." Besançon, 2009. http://www.theses.fr/2009BESA2017.
Full textAbstract:
Le fraisage est un procédé très répandu dans les industries mécaniques et micromécaniques. Ces travaux concernent le couplage étroit entre simulations et expérimentations. L'objectif est d'identifier les paramètres physiques intervenant dans les lois de comportement qui seront utilisées pour la modélisation et la simulation de l'usinage. La finalité consiste à fournir une nouvelle méthodologie, ainsi que les composants logiciels associés, pour permettre l'ajustement optimal des paramètres des procédés, tout au long des phases de développement relatives à l'utilisation de nouveaux matériaux ou de nouvelles conditions opératoires. L'investigation s'articule autour de trois principales activités: -La mise en place d'une instrumentation comprenant capteurs et chaînes d'acquisitions pour permettre, la mesure des efforts nécessaires à la coupe ainsi que la visualisation des formes de copeaux et des modes de fragmentation. Par la suite, le développement des simulations numériques sous LS DYNA des procédés d'usinage. L'objectif étant de développer un modèle numérique fiable du procédé de fraisage permettant d'obtenir des formes et des valeurs d'efforts de coupe comparables à celles observées expérimentalement. Et pour finir, la réalisation de procédures d'identification par méthode inverse en corrélant des résultats expérimentaux et numériques provenant de modèle analytiques ou éléments finis. Afin de permettre l'ajustement optimal des paramètres des modèles intervenants dans les lois de comportement thermomécaniques de l'acier 304LMilling is among machining processes one of the most frequently used, but although milling processes operations are very used in mechanical engineering industries and as a lot of experimental results are avail-able, some essential physical phenomena present difficulties of understanding. In-deed milling is a very complex process with physical interactions between shearing, compression, ploughing, friction, very high strain rate, thermal effects and failure. Actually the machining industry needs to use new methodologies to optimise milling operations, investigations relate three main activities : in this context, a three dimensional finite element model of milling process, using an explicit commercial code, was developed in the proposed works. The workpiece material behaviour is in a first approach described using a Johnson-Cook constitutive law. In the same time, milling tests have been conducted to furnish cutting forces data in a shoulder milling configuration. In this way, a milling machine has been instrumented with a dynamometer linked to a specific real-time data acquisition system in order to measure milling cutting forces curves. Then, a confrontation has been led between the numerical and the experimental results. These experimental and numerical methods are here applied for a 304L stainless steel. Finally a behaviour model parameters identification procedure has been set up with the correlation of numerical and experimental results. Ail results are furnished by an analytical of finite element models of milling and by the experimental measure directly in milling process. The final consist to obtain predictive models on a wide working zone
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Poinsignon, Anne. "Méthode des éléments finis pour les équations de transport hydrodynamiques des particules chargées : applications aux décharges hors-équilibre." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30012.
Full textAbstract:
Ces travaux sont consacres a la modelisation et a la simulation numerique du transport des particules chargees dans les decharges hors-equilibre. L'objectif de ce memoire est double: il s'agit tout d'abord de mettre au point une methode numerique performante (methode des elements finis) pour resoudre les equations macroscopiques de conservation des particules chargees au sein d'un gaz et d'autre part, d'analyser les caracteristiques de decharges luminescentes et filamentaies en abordant le probleme du choix des donnees de base. Les divers tests de comparaison effectues avec les schemas plus classiques (differences finies) montrent que notre schema presente moins de diffusion numerique et que les temps de calculs sont plus courts. Il a donc pu etre utilise pour la modelisation des decharges basse presssion ou les caracteristiques ont ete analysees en fonction du gaz rare utilise (ar, ne, xe, he). Les caracteristiques de la decharge ont egalement ete analysees dans des melanges (ar-ne et xe-he) en vue de montrer la forte influence des donnees ioniques calculees a l'aide de l'approximation de blanc ou a partir des sections efficaces par une methode monte-carlo. Un couplage entre les modeles macroscopique-microscopique a ensuite ete effectue afin de tenir compte du non-equilibre spatial des fonctions de distribution des electrons dans la region cathodique. Notre schema a ete egalement applique aux decharges couronnes utilisees notamment pour la transformation d'agents polluants des gaz d'echappement. On montre que l'efficacite de l'attachement dissociatif de o#2 est tres affectee lorsque la temperature du gaz augmente. Les consequences sur la vitesse de propagation des ondes d'ionisation, sur la repartition des densites de charges et du champ electrique sont decrites
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Vieilledent, Daniel. "Optimisation des outils en forgeage à chaud par simulation éléments finis et méthode inverse : applications à des problèmes industriels." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1999. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001861.
Full textAbstract:
La simulation numérique des procédés de mise en forme joue un rôle important lors de la conception des gammes d'outils. Dans ce travail, nous utilisons la simulation éléments finis afin d'optimiser automatiquement les formes des outils de forgeage à chaud, par une approche de type inverse. Cette méthode a été appliquée à des gammes en deux passes, à symétrie axiale. Les outils à optimiser sont décrits par des courbes b_splines. Les problèmes majeurs de conception sont abordés: défaut de repli et d'aspiration, remplissage complet de la matrice de finition et amélioration des caractéristiques métallurgiques de la pièce forgée. Les solutions sont déterminées par l'utilisation d'algorithmes de quasi-newton, avec ou sans contrainte. Les dérivées des fonctions coût, par rapport aux paramètres de forme, sont obtenues par différentiation des équations discrètes régissant le problème de mise en forme. La méthode ainsi développée pour l'analyse de sensibilité tient compte de l'instationnarité du procédé et du caractère évolutif du contact. Le logiciel ainsi mis en œuvre a été appliqué à plusieurs problèmes industriels d'optimisation de forme d'outil.
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Vulpe, Cristina. "Développements d'indicateurs de qualité dans la modélisation des ouvrages géotechniques par la méthode des éléments finis : applications aux soutènements." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00672359.
Full textAbstract:
Notre thèse propose d'étudier la précision des calculs par la méthode des éléments finis (MEF) au moyen "d'indicateurs de qualité". Les indicateurs de qualité représentent des formules simples qui permettent d'évaluer la qualité des calculs par éléments finis. La qualité de l'analyse numérique est évaluée par rapport à la discrétisation. Le modèle mathématique est considéré correct et les erreurs résultant du choix des propriétés des matériaux ne sont pas pris en compte. Nous avons défini les formulations mathématiques de ces indicateurs de qualité, ainsi que leurs limites inférieures et supérieures. Grâce au choix de formulations simples, il est facile de les introduire dans un logiciel de calcul par éléments finis. Ils ont été implémentés dans le code de calcul CESAR-LCPC, module Mécanique en Comportement Non Linéaire. Afin de démontrer qu'ils ont été correctement définis et de tester leur fiabilité, ces indicateurs de qualité sont testés sur un certain nombre de problèmes simples en 2D et en 3D. Après avoir prouvé leur capacité à caractériser la qualité de la discrétisation des modèles d'éléments finis, nous les avons testés sur le cas d'une excavation de palplanches butonnées (site expérimental de Hochstetten, près de Karlsruhe). La précision des résultats en termes de propriétés mécaniques choisies pour le sol et les structures n'a pas été étudiée. Nous avons également démontré que les résultats sont indépendants des propriétés mécaniques choisies pour le sol ou la structure
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Vulpe, Cristina. "Développements d’indicateurs de qualité dans la modélisation des ouvrages géotechniques par la méthode des éléments finis : applications aux soutènements." Thesis, Paris Est, 2011. http://www.theses.fr/2011PEST1130/document.
Full textAbstract:
Notre thèse propose d'étudier la précision des calculs par la méthode des éléments finis (MEF) au moyen "d'indicateurs de qualité". Les indicateurs de qualité représentent des formules simples qui permettent d'évaluer la qualité des calculs par éléments finis. La qualité de l'analyse numérique est évaluée par rapport à la discrétisation. Le modèle mathématique est considéré correct et les erreurs résultant du choix des propriétés des matériaux ne sont pas pris en compte. Nous avons défini les formulations mathématiques de ces indicateurs de qualité, ainsi que leurs limites inférieures et supérieures. Grâce au choix de formulations simples, il est facile de les introduire dans un logiciel de calcul par éléments finis. Ils ont été implémentés dans le code de calcul CESAR-LCPC, module Mécanique en Comportement Non Linéaire. Afin de démontrer qu'ils ont été correctement définis et de tester leur fiabilité, ces indicateurs de qualité sont testés sur un certain nombre de problèmes simples en 2D et en 3D. Après avoir prouvé leur capacité à caractériser la qualité de la discrétisation des modèles d'éléments finis, nous les avons testés sur le cas d'une excavation de palplanches butonnées (site expérimental de Hochstetten, près de Karlsruhe). La précision des résultats en termes de propriétés mécaniques choisies pour le sol et les structures n'a pas été étudiée. Nous avons également démontré que les résultats sont indépendants des propriétés mécaniques choisies pour le sol ou la structureThe thesis proposes to study the accuracy of the finite element method (FEM) analyses by means of « quality indicators ». The quality indicators represent simple mathematical formulas that are designed to evaluate the reliability of the numerical analyses. The accuracy of the discretization modeling of these analyses is determined ; the mathematical model is considered correct and the errors resulting from the choice of the mechanical properties of the soil are not taken into account. We proposed the mathematical formulations of the quality indicators and also established their lower and upper bounds. Due to their simple mathematical formulation, the quality indicators are easily implemented in any finite element computer code. We have introduced them in the CESAR-LCPC finite element computer code, namely in the nonlinear mechanical execution module. The proposed quality indicators are used on a number of simple 2D and 3D problems elastic and elastoplastic problems in order to assess the jump in stress values in the nodes of the generated mesh. After testing the accuracy of the discretization modeling of these numerical analyses, we evaluated the discretization modeling quality of a braced sheetpile excavation (Hochstetten experimental site, near Karlsruhe). The accuracy of the results based on the mechanical properties of the soil and the structure has not been studied. Also, we proved that the quality indicator results are independent of the chosen mechanical properties for the soil or structure
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Loredo, Alexandre. "Réanalyse des structures : applications au contact élastique et aux matériaux incompressibles." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10051.
Full textAbstract:
Nous montrons qu'il est possible d'analyser une structure elastique par la methode des elements finis sans particulariser le systeme d'equations par la prise en compte de conditions cinematiques. On peut donc donner une solution generale de ce systeme, faisant intervenir une matrice des rigidites regularisee. Nous avons developpe une nouvelle classe de methodes directes de r-solution de systeme lineaires adaptees a la structure particuliere de cette matrice. Il devient possible, en modifiant conditions cinematiques et chargements appliques, de proceder a des reanalyses qui consistent alors a resoudre un systeme dit secondaire, de taille tres inferieure a celle du systeme global. Une des applications de cet outil concerne l'aide a la conception pour laquelle il fut initialement prevu. D'autres applications se sont montrees aptes a beneficier de la methode de reanalyse. Nous developpons particulierement le probleme du contact de deux solides elastiques, qui est traite alors de facon originale, par application de jeux de conditions cinematiques (ou mixtes), et pour lequel nous exploitons au maximum la linearite des equations. La deuxieme application concerne la modelisation du comportement elastique lineaire incompressible, pour lequel la methode permet un calcul exact. Ces applications sont illustrees par le traitement de plusieurs problemes concrets. Ces methodes ont en effet ete regroupees dans un meme code de calcul, que nous avons dote de possibilites assez generales
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Boissonnade, Nicolas. "Mise au point d'un élément fini de type poutre à section variable et autres applications à la construction métallique." Clermont-Ferrand 2, 2002. http://www.theses.fr/2002CLF21394.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est le développement d'un outil numérique de calcul rapide et efficace pour poutres à parois minces et section ouverte et variable ; une formulation "éléments finis" a été retenue ici, à travers un élément de poutre, parce qu'elle offre le meilleur compromis entre facilité d'obtention et qualité des résulats. Pour pouvoir asseoir de la meilleure façon possible les bases théoriques de cet élément, un modèle analytique complet pour poutres à parois minces et section variable est tout d'abord développé. L'accent est mis sur les phénomènes de torsion, primordiaux pour l'étude spatiale des poutres à section variable, et sur le traitement des rotations dans l'espace. Le modèle mécanique et les hypothèses de comportement sont finalement résumés dans le choix d'un champ de déplacements approprié. Les expressions des déformations non linéaires et des équations d'équilibre en sont déduites, et, en particulier, l'équation différentielle du déversement des poutres en I monosymétriques à semelles constantes et hauteur d'âme linéairement variable, très importante en pratique, est mise en évidence. On montre ensuite comment ces concepts théoriques peuvent être appliqués de façon simple à l'étude du comportement réel des poutres et fléchies. Sur la base du champ de déplacements et des expressions des déformations retenus, un élément fini de type poutre est proposé en formulation corotationnelle totale, avec un soin particulier quant à la prise en compte correcte des modes rigides et des phénomènes de locking. Les qualités de convergence et de précision de l'élément sont testées à travers différents cas de chargement et d'appui, pour tous les types d'analyse statique, y compris le cas le plus complexe de l'analyse non linéaire géométrique et matérielle. Les résultats obtenus sont comparés avec différentes références numériques disponibles, en particulier avec des éléments finis de coques, et la concordance entre ces différentes sources est excellente
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Talbot, Jean-Marc. "Contraintes ensemblistes définies et co-définies : extensions et applications." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-367.pdf.
Full textAbstract:
Les contraintes ensemblistes permettent d'exprimer des relations entre des ensembles d'arbres finis. Syntaxiquement, elles consistent en des inclusions ou des non-inclusions entre des expressions ensemblistes comportant les operateurs usuels de la theorie de ensembles, comme l'union, l'intersection, le complementaire, mais egalement la composition fonctionnelle et des operateurs de projections. L'un des domaines d'application de ces contraintes est l'analyse de programmes, connu sous le nom d'analyse ensembliste. Dans ce travail, nous nous interessons a deux classes de contraintes introduites pour ces motivations : la classe definie proposee par heintze et jaffar et la classe co-definie par charatonik et podelski. Nous proposons pour chacune d'elles une extension. Celles-ci consistent a ajouter des descriptions intensionnelles sous la forme de formules positives monadiques. Ces classes sont alors dites generalisees. Pour la classe definie generalisee (interpretee sur les ensembles d'arbres finis) un algorithme repondant au probleme de satisfiabilite est presente. Celui-ci, base sur les automates d'arbres, donne pour un systeme satisfiable une representation de la plus petite solution. Cet algorithme donne egalement un test de satisfiabilite pour la classe co-definie generalisee (interpretee sur les ensembles d'arbres finis), puisqu'elle se revele etre la duale par complementation de celle definie generalisee. Nous nous interessons alors a la classe co-definie generalisee, mais interpretee sur les ensembles d'arbres finis ou infinis. Nous proposons pour celle-ci un algorithme pour la satisfiabilite utilisant egalement des automates d'arbres et calculant pour un systeme satisfiable la plus grande solution de celui-ci.
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Viana, Serra Villa Cristiano. "Dynamique non linéaire des rotors : Applications numériques et expérimentales à un rotor flexible." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/cvilla.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse s'intéresse au comportement dynamique des machines tournantes comportant des organes tels que des roulements dont le fonctionnement est décrit par des lois non linéaires. Le premier objectif de ces travaux de recherche est de mettre en oeuvre des méthodes d'analyse non linéaire afin de résoudre les équations du mouvement de tels systèmes tournants. Le second objectif consiste à effectuer des études expérimentales sur un rotor flexible et d'effectuer des corrélations avec les modèles numériques associés. La modélisation des parties linéaires du système tournante est faite par la méthode des éléments finis. Concernant les roulements, nous présentons trois modèles permettant de prendre en compte leurs non-linéarités intrinsèques telles que le jeu radial et le contact de Hertz. Nous nous intéressons alors plus particulièrement à une modélisation où la cinématique des éléments roulants est considérée. Le type de solution non-linéaire recherchée est le régime permanentThis thesis deals with the dynamic behavior of rotating machinery containing the parts whose behavior is described by non linear laws. The first goal of this research is to implement methods of non linear analysis in order to solve the equations of motion of the system. Secondly, experimental studies are made with a test rig and the results are used to update a numeric model. The rotor is represented by a finite element model. To model the bearings, three models with different levels of complexity are presented, and a model where the kinematics of the rolling elements is adopted. The type of motion of interest is the steady state vibration, and to obtain this kind of solution it is advisable to use a frequential method like the Harmonic Balance Method Alternating Frequency Time (HBM AFT). This method can be implemented with an exact condensation strategy to reduce the computational time. The HBM AFT method is validated by comparing with a direct integration of a non linear Jeffcott rotor
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Pham, Duc Vuong. "Suivi numérique des bandes de localisation dans les structures endommageables (endommagement par mésofissuration, anisotropie induite) : applications en géomécanique." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2309.
Full textAbstract:
Un modele original d'endommagement anisotrope non visqueux a ete completement developpe. Ce modele, utilisant une seule variable interne d'endommagement (tenseur d'ordre 2) et ne necessitant d'identification que de 7 constantes caracteristiques du materiau, permet notamment de rendre compte de maniere satisfaisante de l'anisotropie induire par la mesofissuration des roches fragiles. Une methode des e. F. Non conformes du type de celle proposee par ortiz et coll. Basee sur le principe variationnel mixte d'hellinger-reissner et incluant les conditions cinematiques liees a la localisation (au sens de rice) a ete ensuite appliquee a des structures elastiques-endommageables. Cette methode des e. F. Modifiee permet de reduire largement la dependance des resultats vis-a-vis du maillage et de simuler correctement les zones de localisation de la deformation et de l'endommagement. Couplee au modele elastique-endommageable a anisotropie induite, cette methode des e. F. Mixte permet l'etude qualitative de la transition d'une region de deterioration diffuse a celui d'une deterioration localisee. Cette localisation de l'endommagement pouvant etre percue comme un phenomene precurseur voire concomitant de la macrofissuration, cet outil numerique (modele elastique-endommageable et m. E. F. Mixte) peut finalement etre applique a la prevision de la fissuration dans des structures complexes telles que des puits de forages
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Lizé, Benoît. "Résolution directe rapide pour les éléments finis de frontière en électromagnétisme et acoustique : ℋ-Matrices. Parallélisme et applications industrielles." Thesis, Paris 13, 2014. http://www.theses.fr/2014PA132030/document.
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La méthode des éléments finis de frontière (BEM) requiert la résolution de systèmes linéaires pleins, mal conditionnés de grande dimension avec un nombre imp ortant de seconds membres ; la difficulté de résolution est le principal obstacle pratique à son utilisation. Une matrice hiérarchique (ℋ-Matrice) est un format de stockage hiérarchique, creux et approché de matrices dont la manipulation permet la réalisation d’un solveur linéaire direct avec une complexité asymptotique en O(N log α2 (N)) en espace et en temps. On s’intéresse aux ℋ-Matrices pour les BEM, avec l’évaluation et la mise en œuvre des ℋ-Matrices sur des cas académiques et industriels complexes d’une part ; et la parallélisation efficace de ces algorithmes d’autre part. Une étude paramétrique rigoureuse et détaillée sur des cas modèles et industriels est présentée. On précise le domaine d’application des ℋ-Matrices pour les BEM, donne des recommendations sur les paramètres des algorithmes, et décrit des optimisations réalisables. Nous montrons la pertinence des ℋMatrices en termes de précision et temps de calcul, en comparaison avec un solveur direct classique et avec un solveur itératif basé sur la méthode multipôle rapide. La parallélisation des algorithmes, en mémoire partagée puis distribuée, repose sur l’expression des calculs sous forme de graphes de tâches composables, dont l’ordonnancement est effectué dynamiquement à l’aide d’un moteur d’exécution. Nous donnons une expression permettant de contrôler la granularité des opérations au travers d’une coupe paramétrable des ℋ-Matrices, et exposons diverses optimisations et extensions de ce formalisme. Une efficacité parallèle quasi-optimale est obtenue en mémoire partagée, ainsi que des résultats prometteurs en mémoire distribuéeThe Boundary Element Method (BEM) requires the solving of large, ill-conditionned, dense linear systems with a large number of righ-hand sides ; the solving difficulty is the main practical obstacle to its use. A hierarchical matrix (ℋ´Matrix) is a hierachical, approximate, data-sparse storage format for matrices that can be manipulated to produce a direct linear solver with an asymptotic space and time complexity of O(N log α2 (N)). We consider the ℋ´Matrices for the BEM, with the assessment and application of ℋ´Matrices to complex academic and industrial test cases on the one hand ; and the efficient parallelization of these algorithms on the other hand. A rigorous and detailed parametric study on model and industrial test cases is shown. We define the working range of ℋ-Matrices for the BEM, provide recommendations for the algorithm parameters, and describe some practical optimizations. We show the relevance of the ℋ-Matrices in terms of precision and computation time, in comparison with a classical direct solver and with an iterative solver based on the Fast Multipole Method. The parallelization of the algorithms, in shared and distributed memory, relies on the expression of the computations with composable task graphs, dynamically scheduled with the help of a runtime system. We give an expression controlling the operations granularity through a configurable cut of the ℋ-Matrices, and present various optimizations and extensions of this expression. An almost optimal parallel efficiency is achieved in shared memory, along with promising results in distributed memory
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Bérard, Alexandre. "Transferts de champs entre maillages de type éléments finis et applications numériques en mécanique non linéaire des structures." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00652207.
Full textAbstract:
En mécanique des milieux continus, la résolution d'un problème à l'aide de la méthode des éléments finis permet d'obtenir des champs discrétisés aux nœuds ou aux points de Gauss, sur un maillage donné de la structure étudiée. Si l'on souhaite utiliser ces résultats afin d'effectuer un calcul sur un second maillage, un transfert de données est inévitable, notamment dans les études chaînées, lors de processus d'adaptations de maillages ou encore pour des couplages entre codes. La simulation numérique doit tenir compte de cet état de fait, ce qui n'est pas totalement le cas aujourd'hui ; la division R&D d'EDF souhaite donc disposer d'outils permettant de lever ce verrou, au sein du logiciel libre Code_Aster. Le manuscrit présente une synthèse des travaux menés durant la thèse, qui répondent aux objectifs suivants : proposer des méthodes de transfert de champs, comparer et qualifier ces différentes approches à l'aide d'analyses d'erreur théoriques et numériques, implanter l'une de ces méthodes dans Code_Aster, valider cette programmation sur quelques cas industriels.
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Berraki, Madjid. "Étude théorique et modélisation d'une source piézoélectrique enterrée unidirectionnelle pour applications sismiques." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2004/50376-2004-Berraki.pdf.
Full textAbstract:
Un problème commun de l'acquisition en sismique 4D et de l'imagerie des zones de piémont, est celui de la reproductibilité du signal source. En effet, d'une part, le principe du monitoring est de déceler des variations infimes au niveau du réservoir via des comparaisons de données sismiques ; d'autre part, l'imagerie des zones au relief chaotique requiert un signal peu perturbé. Aujourd'hui, les sources sismiques classiques, posées en surface, n'assurent pas cette reproductibilité. En premier lieu, il est impossible d'assurer à chaque acquisition un repositionnement de la source (camion vibrateur) au même endroit. De plus, au voisinage de la surface du sol, il existe une zone d'une dizaine de mètres d'épaisseur, appelée la zone altérée (Weathered Zone en anglais notée WZ), constituée d'un milieu dont les propriétés mécaniques varient avec les conditions climatiques. Ainsi, un signal émis par la source traversant cette zone peut être modifié par des variations climatiques ; il n'est donc pas reproductibleL'évolution des enregistrements effectués au niveau des récepteurs n'est pas attribuable uniquement aux variations dans le réservoir. La solution proposée dans cette thèse est la conception une source enterrée unidirectionnelle. La première partie expose un principe de source unidirectionnelle. Il s'agit de la combinaison, en milieu infini et en champ lointain, de forces ponctuelles dont les amplitudes complexes sont ajustées. La seconde partie décrit le rayonnement de la source unidirectionnelle idéale en milieu réel. Le modèle développé repose sur la détermination de la fonction de Green du milieu semi-infini, soit par méthode de Cagniard De Hoop (demi-espace), soit par méthode Réflectivité/DWN (milieu semi-infini stratifié). Un transducteur piézoélectrique unidirectionnel enterré, est modélisé dans la troisième partie. Le code éléments finis ATILA est utilisé pour modéliser la source piézoélectrique. Le milieu extérieur est représenté par sa matrice d'impédance, calculée soit par méthode itérative (demi-espace), soit par le code éléments de frontière MISSAXI (milieu semi-infini stratifié)
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Touati, Adel. "Modélisation et simulation du comportement mécanique d'une structure oxydée à haute température : applications aux structures revêtues de type multicouches." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD353.
Full textAbstract:
Nous présentons un modèle unidimensionnel de type éléments finis concernant les milieux oxydés dans des conditions de sollicitations thermiques à régime variable. Ce modèle prend en compte la propagation des couches d'oxydes au cours du temps, l'incompatibilité des réseaux du métal et de l'oxyde (variation de volume et épitaxie) à travers un lien micro-macroscopique des déformations associées, d'un comportement visco-plastique du métal et de l'oxyde ainsi que de l'influence de la variation de la température sur les coefficients mécaniques. Ce modèle permet de déterminer et de suivre par le calcul les variations des contraintes dans l'épaisseur de la couche d'oxyde pendant des cycles de chargement mécanique ou thermique. En particulier, nous avons étudié l'influence de la vitesse de refroidissement sur le niveau des contraintes résiduelles. Les résultats numériques ont fait l'objet d'une confrontation avec l'expérience et paraissent en bonne concordance avec les mesures des contraintes résiduelles effectuées par la méthode des rayons X sur le système Ni/NiO. La prise en compte des critères d'endommagement et la définition des états limites gouvernant le type de propagation et la rupture des couches devra contribuer à l'amélioration des processus de création des revêtements pour en augmenter la tenue.
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Modaressi, Arézou. "Modélisation mécanique des bétons bitumineux : applications aux barrages en remblais." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0112.
Full textAbstract:
La loi de comportement du béton bitumineux est développée à partir des lois de comportement de ses matériaux constituants et le comportement de ce modèle est ensuite analyse en comparant sa réponse aux résultats expérimentaux. Par la suite, on développe la modélisation du comportement mécanique et hydraulique des barrages en remblais dans le cas sature, en écrivant la formulation variationnelle du problème et en présentant la méthodologie de calculs aux éléments finis adaptée à ce problème. De plus, le cas spécial de la construction par couches est étudié en considérant la pose des couches infinitésimales. L'influence du comportement du noyau sur le comportement global d'un barrage en remblai est mise en évidence par la comparaison des résultats de calculs avec différentes compositions du béton bitumineux
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Chatti, Fadhel. "Simulations numériques du comportement mécanique d'un matériau d’âme à base de fibres enchevêtrées destiné aux applications aéronautiques." Thesis, Toulouse, ISAE, 2018. http://www.theses.fr/2018ESAE0040/document.
Full textAbstract:
Un nouveau matériau d’âme à base de fibres enchevêtrées et réticulées a été précédemment développé dans le but d’améliorer certaines propriétés des structures sandwichs dont l’amortissement vibratoire. Cependant, son comportement mécanique et vibratoire doit être optimisé afin de l’utiliser dans le domaine aérospatial. Plusieurs paramètres morphologiques entrent en jeu lors de sa fabrication. L’objectif de cette thèse est de développer un modèle numérique permettant de mieux comprendre le comportement de ce matériau enchevêtré réticulé. Le comportement d’un volume élémentaire représentatif de fibres de carbone enchevêtrées et non-réticulées est d’abord étudié en compression par éléments finis. La géométrie numérique du réseau de fibres s’appuie sur les données morphologiques du matériau réel. Les simulations numériques permettent de suivre, au cours de la compression confinée, l’évolution des différents paramètres, tels que la distribution des orientations des fibres, la distance entre contacts ou la fraction volumique. Ces résultats constituent une base robuste pour le développement du modèle numérique du matériau enchevêtré et réticulé qui est ensuite utilisé pour modéliser le comportement mécanique en cisaillement, et en particulier pour simuler et expliquer les boucles d’hystérésis observées expérimentalement. A la fin de ce travail, une étude numérique est proposée afin de décrire l’influence des différents paramètres morphologiques sur la rigidité en compression et en cisaillement du matériau enchevêtré réticuléA new core material based on entangled and cross-linked fibers has been previously developed in order to improve certain properties of sandwich structures including vibration damping. However, its behavior must be optimized for use in the aerospace field. Several morphological parameters can be modified during the manufacturing process. The aim of this thesis was to develop a numerical model to better understand the behavior of this entangled cross-linked material. The behavior of a representative volume element of entangled carbon fibers without cross-links is first studied in compression using finite element. The numerical geometry of the fiber network relies on the morphological parameters of a real sample. Numerical simulations make it possible to follow, during the confined compression, the evolution of the different parameters, such as the distribution of fiber orientations, the distance between contacts or the volume fraction. These results provide a robust basis for developing the numerical model of the entangled cross-linked material which is then used to model the mechanical behavior in shear, and in particular to simulate and explain the hysteresis loops observed experimentally. At the end of this work, a numerical study is proposed to study the influence of different morphological parameters on the compressive stiffness and shear stiffness of the entangled cross-linked material
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Kenmei, Nganguem II Louis Bertrand. "Mise en oeuvre d'une méthode d'éléments finis à éléments d'arêtes en deux et trois dimensions : applications aux lignes de topologies complexes pour circuits intégrés monolithiques micro-ondes et aux interconnexions sur circuit silicium." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-215.pdf.
Full textAbstract:
La stratégie de miniaturisation des fonctions de l'électronique microondes s'articule sur une approche multiniveaux donc en trois dimensions (3D) des problèmes. Une version 3D de ces circuits intégrés met en oeuvre une technologie très innovante car s'appuyant sur la confection de métallisations en forme de « U » plus hautes que larges (10 par 3 µm). De ce fait, le volume occupé par ces métallisations n'est plus négligeable comparé à celui dédié aux couches diélectriques de polyimide (10µm) ou de silice. Dans ce contexte, outre la forme compliquée des métallisations, les caractéristiques des matériaux doivent être prises en compte. Le logiciel de simulation électromagnétique que nous avons créé, pour répondre à ces besoins, repose sur les éléments finis (EF) à éléments d'arêtes (EFEA) en 2D et 3D. Nous présentons sommairement les différentes formulations EF utilisées en électromagnétisme puis nous détaillons la construction des EFEA en 2D. Afin de valider notre code calcul 2D, une comparaison avec des relevés expérimentaux de constantes de phase, d'atténuation et d'impédances caractéristiques est effectuée pour des lignes microrubans, coplanaires et à membranes diélectriques de dimensions microniques. Des valeurs fournies par HFSS interviennent également dans cette validation. Nous appliquons les EFEA à l'étude d'une ligne ultracompacte puis coplanaire à ruban central en forme de « T », puis à ruban central suspendu. Pour toutes ces études, la conductivité des métallisations est prise en considération ainsi, bien évidemment, que la forme complexe des rubans puisque nous maillons aussi l'intérieur des métallisations. Le dernier volet repose sur une étude des interconnexions sur circuit silicium et leurs modélisations. Ce travail trouve son aboutissement dans la mise en oeuvre des EFEA en 3D. Un exemple de discontinuité (3D) en ligne microruban est proposé et comparé avec des travaux existants. Enfin, une conclusion reprend les points essentiels de ces travaux.
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Afifi, Mostafa. "Modélisation tridimensionnelle transitoire de l'histoire thermique de matériaux par un jet plasma : méthode des éléments finis : Applications à la projection plasma et aux traitements thermiques." Limoges, 1991. http://www.theses.fr/1991LIMO0145.
Full textAbstract:
Ce memoire presente une modelisation tridimensionnelle en regime transitoire des echanges et de l'evolution thermique d'un materiau chauffe par l'impact d'un jet plasma qui se deplace selon un mouvement uniforme. Il s'agit donc de la representation de l'histoire thermique d'un materiau solide traite, dans tout les procedes ou un jet plasma est utilise comme moyen de chauffage: soudure, decoupage, projection, traitements thermiques. Ce memoire se divise en quatre parties. Une premiere partie rappelle la theorie generale de la methode de calcul par elements finis. La seconde partie teste la validite de cette methode de calcul en thermique et la compare aux solutions analytiques connues et a l'experience. La troisieme partie divisee en deux chapitres est consacree a la modelisation bidimensionnelle de l'histoire thermique d'une plaque d'acier chauffe par le jet d'une torche plasma en translation uniforme et a la meme etude lorsque le materiau est un cylindre en rotation rapide. La derniere partie du memoire egalement divisee en deux chapitres, generalise dans l'espace a trois dimensions les modelisations precedentes. C'est-a-dire le chauffage d'un parallelepipede et d'un cylindre en rotation par un jet plasma perpendiculaire a leur surface laterale et en translation uniforme parallelement a l'axe
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Maurel-Pantel, Aurelien. "Etude expérimentale et modélisation par éléments finis du procédé de fraisage : Applications à l'identification paramétrique des lois de comportement." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00561446.
Full textAbstract:
Le fraisage est un procédé très répandu dans les industries mécaniques et micromécaniques. Ses qualités du point de vue du rendement, de la finition et de la précision en ont fait un domaine incontournable des procédés d'usinage. La compréhension des phénomènes physiques mis en oeuvre dans l'usinage est un enjeu majeur pour l'optimisation des procédés industriels. Ces travaux concernent le couplage étroit entre simulations et expérimentations. L'objectif est d'identifier les paramètres physiques intervenant dans les lois de comportement qui seront utilisées pour la modélisation et la simulation de l'usinage. La finalité consiste à fournir une nouvelle méthodologie, ainsi que les composants logiciels associés, pour permettre l'ajustement optimal des paramètres des procédés, tout au long des phases de développement relatives à l'utilisation de nouveaux matériaux ou de nouvelles conditions opératoires. L'investigation s'articule autour de trois principales activités : * La mise en place d'une instrumentation comprenant capteurs et chaînes d'acquisitions pour permettre, la mesure des efforts nécessaires à la coupe ainsi que la visualisation des formes de copeaux et des modes de fragmentation. Cette étude expérimentale s'accompagne aussi d'une campagne d'essais de caractérisation dans différentes configurations du comportement du matériau choisi pour l'étude (l'acier inoxydable 304L). * Par la suite, le développement des simulations numériques sous LS-DYNA des procédés d'usinage en utilisant les différents résultats obtenus sur le matériau. L'objectif étant de développer un modèle numérique fiable du procédé de fraisage permettant d'obtenir des formes et des valeurs d'efforts de coupe comparables à celles observées expérimentalement. * Et pour finir, la réalisation de procédures d'identification par méthode inverse en corrélant des résultats expérimentaux et numériques provenant de modèle analytiques ou éléments finis, et en s'appuyant sur la mise en place de méthodes d'analyse de sensibilité couplées au logiciel de simulation. Afin de permettre l'ajustement optimal des paramètres des modèles intervenants dans les lois de comportement thermomécaniques du matériau témoin. L'objectif final étant d'obtenir des modèles prédictifs sur une large gamme d'utilisation.
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Doyeux, Vincent. "Modélisation et simulation de systèmes multi-fluides. Applications aux écoulements sanguins." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY017/document.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous développons un cadre de calcul dédié à la simulation d'écoulements à plusieurs fluides. Nous présentons des validations et vérifications de ces méthodes sur des problèmes de capture d'interfaces et de simulations de bulles visqueuses.Nous montrons ensuite que ce cadre de calcul est adapté à la simulation d'objet rigides en écoulement.Puis, nous étendons ces méthodes à la simulation d'objets déformables simulant le comportement des globules rouges : les vésicules. Nous validons aussi ces simulations.Enfin nous appliquons les précédents modèles à des problèmes ouverts de microfluidique tels que la séparation d'une suspension dans une bifurcation microfluidique et la rhéologie en milieu confinéIn this work, we develop a framework dedicated to the simulation of multi-fluid systems. We present validations and verifications of these methods on interface capture problems and viscous bubbles simulations.We then show that this framework is well fitted for the simulation of the rigid bodies flow.Next, we extend these methods to the simulation of deformable objects reproducing the behavior of red blood cells: the vesicles. We also validate these simulations.Finally, we apply the previous models to open micro-fluidic problems such as the splitting of a suspension at a bifurcation and the rheology in a confined environment
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Parent, Guillaume. "Mise en œuvre d'une technique de projection de grandeurs discrètes : applications aux couplages magnétothermique et magnétomécanique." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10094/document.
Full textAbstract:
Pour étudier les systèmes électromagnétiques, mécaniques ou thermiques, on a de plus en plus recours à la modélisation numérique. Pour la résolution des différents modèles mathématiques, la méthode des éléments finis est généralement utilisée. Dans le cas de couplages multi-physiques, les particularités de chacune des grandeurs étudiées impliquent l'utilisation d'un maillage commun le plus souvent important en termes de nombre d'éléments. L'objectif de ce travail est de proposer et de mettre en oeuvre une méthode de projection de grandeurs discrètes permettant l'utilisation de maillages dédiés pour chacun des domaines de la physique. Dans le premier chapitre, les modèles mathématiques décrivant les phénomènes de l'électromagnétisme, de la thermique et de la mécanique, ainsi que les espaces de discrétisation des différentes inconnues sont exposés. Dans la seconde partie, la méthode de projection est introduite à l'aide d'une interprétation géométrique de la méthode des éléments finis, puis est développée, tout d'abord dans le cas général, puis pour chacun des domaines de la physique étudiés. Des exemples académiques sont également traités dans cette partie afin de valider la démarche utilisée. Enfin, dans le troisième chapitre, la méthode de projection est employée pour modéliser des dispositifs électromagnétiques dans le cas de couplages magnétothermique et magnétomécaniqueTo study electromagnetic, mechanical or thermal systems, numerical modelling is more and more used. Generally, to numerically solve the mathematical models, the finite element method is used. ln the case of multi-physical coupling, the properties of each of the studied quantities imply the use of a common meshing which is mostly important in terms of number of elements. The aim of this work is to propound and use a projection method for discrete quantities allowing using dedicated meshes for each phenomenon. ln the first chapter, the mathematical models describing the electromagnetic, thermal and mechanical phenomena, as well as the discretization spaces of each unknown are exposed. ln the second chapter, the projection method is presented through a geometrical interpretation of the finite element method, and then is developed in a general way and for every physical phenomenon. Academicals examples are also modelled to validate the method. Finally, in the third chapter, the projection method is used for the modelling of electromagnetic systems in the case of magnetothermal and magnetomechanical couplings
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Laurent, Hervé. "Etude en grandes transformations d'une nouvelle famille d'éléments finis coque triangulaire à trois degrés de liberté par noeud. Application à la simulation numérique de l'emboutissage." Le Mans, 1996. http://www.theses.fr/1996LEMA1013.
Full textAbstract:
L'objectif de cette etude est d'apporter des solutions originales aux problemes d'ordre cinematique rencontres dans la modelisation numerique des grandes transformations. L'application principale des differentes methodes developpees concerne la simulation numerique du procede d'emboutissage des toles minces. La prise en compte des grandes transformations est realisee a partir de la notion de coordonnees materielles entrainees. Dans ce contexte, dans une premiere partie, une famille d'element fini de coque triangulaire, appelee sfe, avec trois degres de liberte en deplacement par nud est presentee. A partir d'une technique de type difference finie, par l'intermediaire des elements adjacents a l'element considere, la courbure est approchee et les phenomenes de flexion sont pris en compte. Les gains de temps de calcul mais aussi la conservation d'une continuite c#0, tout en respectant les hypotheses de love-kirchhoff, font de cette famille une alternative interessante aux elements finis de coque classique. Dans une seconde partie, une technique originale de maillage adaptatif de type-r, par relocalisation, est exposee. Implantee dans le logiciel de simulation numerique de l'emboutissage simem3 de renault, elle assure une optimisation en continu de la position des nuds en fonction d'un critere geometrique. Les nuds du maillage, de nombre fixe au cours du processus, sont attires vers les regions de forte courbure de maniere a mieux apprehender la forme finale de la piece deformee. Pour eviter une distorsion des elements, plusieurs methodes sont introduites. Le transfert des informations de l'ancien maillage vers le nouveau maillage est realise a travers une technique numerique originale. Des calculs d'emboutissage industriels, de complexites variees, illustrent les differents avantages et inconvenients des elements finis de coque sfe mais aussi l'interet de la technique de maillage adaptatif proposee
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Lourme, Hugues. "Etude des assemblages collés par ondes guidées ultrasonores : étude expérimentale et modélisation par éléments finis." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13902/document.
Full textAbstract:
Les collages ont pris une part de plus en plus importante dans le monde de l’industrie aérospatiale ces dernières années. Il s’agit essentiellement de collages structuraux dont le niveau de fiabilité attendu est très élevé. Cependant, le contrôle de leur état de santé après fabrication et au cours de leur vie reste un frein essentiel à leur utilisation. Il convient en effet de contrôler les endommagements liés à l’environnement extérieur et aux conditions de contraintes et de sollicitations thermiques. Pour le moment, les contrôles effectués sont des tests destructifs, très couteux. Le but de la thèse est de participer au développement d’une méthode de contrôle non destructif. Pour cela, des recherches bibliographiques ont mené à l’utilisation des ondes guidées ultrasonores qui permettent une investigation des collages sur de longues distances. La simulation de la propagation de ces ondes guidées a consisté en un modèle éléments finis en deux dimensions dans lequel le concept de raideur d’interface est introduit afin de prendre en compte des variations de la valeur de l’adhésion. Les études numériques ont permis de prévoir avec quels modes et à quelles fréquences obtenir des sensibilités à des défauts de type cohésif (absence de colle) mais aussi adhésif (pollution d’interface, sablage). Leurs résultats ont été confrontés à ceux expérimentaux obtenus sur des joints collés à simple recouvrement. Il a été observé que les modes de Lamb A0 et S0 et le mode de cisaillement horizontal SH0 étaient sensibles de façon plus ou moins importante à ces défauts. Ces résultats ont ensuite été discutés grâce à l’étude de certains facteurs influant sur la transmission des ondes guidéesAbstract
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Hermant, Nicolas. "Observation, modélisation et simulation des vibrations des maquettes de plis vocaux : applications à des configurations pathologiques." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT111/document.
Full textAbstract:
Les travaux de cette thèse portent sur la compréhension des phénomènes physiques sous-jacents à la production normale ou pathologique de la voix. Certaines formes de pathologies pouvant concerner des affections structurelles des cordes vocales (polypes, paralysie, ...) et altérer de façon plus ou moins conséquente la mise en vibration des cordes vocales. Une partie de ces travaux porte ainsi sur l'observation expérimentale de la production de parole pathologique, grâce notamment à la mise au point d'une maquette auto-oscillante de cordes vocales artificielles. Celle-ci reprend la structure de latex remplie d'eau sous pressions des maquettes déjà développées au Gipsa-lab mais permet une plus grande indépendance des paramètres de contrôle. Un accent particulier des manipulations expérimentales est également porté sur la caractérisation mécanique des structures vibrantes, dont la connaissance est indispensable à la reproductibilité et la répétabilité des mesures ultérieures sur la maquette, ainsi qu'à l'analyse des résultats expérimentaux avec couplage aéroacoustique et la validation de modèles numériques associés.D'un côté, un calcul du comportement vibratoire des maquettes basée sur une méthode éléments finis a été mise oeuvre. Le modèle numérique développé utilise ainsi une formulation du couplage hydro-élastique entre le latex et l'eau qui constituent les maquettes et offre la possibilité de prendre en compte les grandes déformations et les pré-contraintes liées au gonflement du latex soumis à une forte pression d'eau. Finalement, un modèle d'écoulement glottique couplé à un modèle mécanique distribué de type "masse-raideur" a été utilisé et étendu pour simuler des comportements pathologiques tels que des asymétries (entre les deux cordes vocales et au sein d'une corde) ou la présence d'une masse ajoutée (kyste, polype). Un procédure d'optimisation de ce modèle sur une configuration expérimentale de référence permet alors de comparer les calculs aux observations des seuils d'oscillation sur les maquettes en présence d'une masse ajoutéeMy PhD work has focused on understanding physical phenomena related to speech production in healthy and pathological conditions. Some pathologies affect the structure of the vocal folds which could lead to a more or less substantial alteration of their vibrations. Part of this work is experimental modeling of speech production applied to pathologies, with the development of a self-oscillating vocal fold replica. This replica is made of water-filled latex, such as have already been developed at Gipsa-lab, but it allows a larger independence within its control parameters and it can be used to reproduce pathological conditions. A particular interest is brought to mechanical characterization of these vibrating structures. This characterization is of primary importance when it comes to repeatability and reproducibility of measurements, as for the analysis of experimental results with aeroacoustic coupling and the validation and improvements of corresponding numerical models.Simulations of the vocal fold vibrating behavior based on the finite element method have been developed. The model uses a formulation of the hydro-elastic coupling between the latex and the water which the replica is made of. It also offers the possibility to take into account the large deformations and the prestress within the latex induced by water pressure. Another numerical approach is made using a theoretical laryngeal flow model coupled with a distributed mass-spring model and a set of resonators. Calculations of the dynamical system stability offer the possibility for comparisons with the experimental setup through a finite set of parameters. This model is adapted to simulate pathological conditions such as asymmetries and the presence of growths (cysts, polyps). Finally, an optimization calculation of this model on an experimental reference configuration of the replica allows us to compare the calculations with the measurements on this replica with the presence of a polyp
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Cofino, Bruno. "Analyse des contraintes résiduelles au voisinage des interfaces titane/hydroxyapatite réalisées par torche à plasma pour applications implantaires." Reims, 2001. http://www.theses.fr/2001REIMS017.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'analyse des contraintes résiduelles au voisinage de l'interface entre le titane ou son alliage le Ti-6Al-4V et des revêtements d'hydroxyapatite réalisés par torche à plasma. Ces deux matériaux entrent dans la constitution de nombreuses prothèses implantaires et notamment les implants dentaires. Une étude de l'intérêt de ces matériaux pour les applications implantaires est tout d'abord présentée. Cette étude est suivie d'une caractérisation de la porosité, de la fissuration et de l'indice de cristallinité des revêtements d'hydroxyapatite avec l'influence de ces paramètres sur les propriétés mécaniques et biologiques des implants. Dans un deuxième temps, l'étude de la concentration de contraintes résiduelles à l'interface entre le titane et le revêtement d'hydroxyapatite confirme le site privilégié de rupture de l'implant par décohésion de ces matériaux au niveau de cette interface. Ces contraintes sont mises en évidence expérimentalement grâce au rayonnement synchrotron et en simulation par éléments finis modélisant la projection par torche à plasma générant des contraintes d'origine thermique. Enfin une technique de microindentation Vickers est utilisée pour déterminer la résistance à la fissuration des revêtements au voisinage de l'interface. Cette méthode permet une analyse comparative de la ténacité de diverses éprouvettes dans la zone interfaciale.
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Ngo, Van Minh. "Localized failure for coupled thermo-mechanics problems : applications to steel, concrete and reinforced concrete." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00978452.
Full textAbstract:
During the last decades, the localized failure of massive structures under thermo-mechanical loads becomes the main interest in civil engineering due to a number of construction damaged and collapsed due to fire accident. Two central questions were carried out concerning the theoretical aspect and the solution aspect of the problem. In the theoretical aspect, the central problem is to introduce a thermo-mechanical model capable of modeling the interaction between these two physical effects, especially in localized failure. Particularly, we have to find the answer to the question: how mechanical loading affect the temperature of the material and inversely, how thermal loading result in the mechanical response of the structure. This question becomes more difficult when considering the localized failure zone, where the classical continuum mechanics theory can not be applied due to the discontinuity in the displacement field and, as will be proved in this thesis, in the heat flow. In terms of solution aspect, as this multi-physical problem is mathematical represented by a differential system, it can not be solved by an 'exact' analytical solution and therefore, numerical approximation solution should be carried out. This thesis contributes in both two aspects. Particularly, thermomechanical models for both steel and concrete (the two most important materials in civil engineering), which capable of controling the hardening behavior due to plasticity and/or damage and also the softening behavior due to the localized failure, are carried out and discussed. Then, the thermomechanical problems are solved by 'adiabatic' operator split procedure, which 'separates' the multi-physical process into the 'mechanical' part and the 'thermal' part. Each part is solved individually by another operator split procedure in the frame-work of embbed-discontinuity finite element method. In which, the 'local' discontinuities of the displacement field and the heat flow is solved in the element level, for each element where localized failure is detected. Then, these discontinuities are brought into the 'static condensation' form of the overall equilibrium equation, which is used to solved the displacement field and the temperature field of the structure at the global level. The thesis also contributes to determine the ultimate response of a reinforced concrete frame submitted to fire loading. In which, we take into account not only the degradation of material properties due to temperature but also the thermal effect in identifying the total response of the structure. Moreover, in the proposed method, the shear failure is also considered along with the bending failure in forming the overal failure of the reinforced structure. The thesis can also be extended and completed to solve the behavior of reinforced concrete in 2D or 3D case considering the behavior bond interface or to take into account other type of failures in material such as fatigue or buckling. The proposed models can also be improved to determine the dynamic response of the structure when subjected to earthquake and/or impact.
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Gillet-Chaulet, Fabien. "Modélisation de l'écoulement de la glace polaire anisotrope et premières applications au forage de Dôme C." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10255.
Full textAbstract:
Le cristal de glace est l'un des matériaux naturels les plus anisotropes. L'analyse des glaces polaires indique que les cristaux s'orientent selon des directions privilégiées et que la fabrique (distribution des orientations cristallines des grains) du polycristal de glace est le résultat de l'histoire des déformations que ce polycristal a subi. Le comportement macroscopique du polycristal dépend de la fabrique et peut être lui aussi fortement anisotrope. Il a été montré que cette anisotropie est propice à créer des perturbations de la stratigraphie et qu'elle influence fortement l'écoulement de la calotte. L'objectif de cette étude est de construire un modèle d'écoulement pour la glace polaire anisotrope et l'évolution de sa fabrique. Dans ce but, nous modélisons le monocristal de glace comme un matériau continu orthotrope de révolution autour de son axe c et nous le comparons à un modèle de grain à plans de glissement. La fabrique est décrite de manière continue par le tenseur d'orientation d'ordre 2 et une fonction de fermeture pour le tenseur d'orientation d'ordre 4. Par homogénéisation, en supposant des contraintes ou des vitesses de déformation uniformes, nous obtenons des solutions analytiques pour le comportement du polycristal de glace et l'évolution de sa fabrique. A partir de ces solutions, nous adoptons une loi de comportement orthotrope linéaire pour le polycristal et une équation d'évolution pour le tenseur d'orientation du second ordre. Ces équations permettent de bien reproduire les résultats du modèle auto-cohérent utilisant une description discrète de la fabrique, avec un gain important au niveau du temps de calcul et du nombre de variables nécessaires pour décrire la fabrique. Ces équations sont implantées ensuite dans un code aux éléments finis utilisé pour simuler l'écoulement d'une calotte polaire présentant une anisotropie induite évolutive. Par des tests synthétiques, nous montrons l'influence de l'anisotropie sur l'écoulement de la calotte. Enfin, nous présentons une analyse des données de fabrique du forage de Dôme C à la lumière de notre modèleThe ice crystal is one of the most anisotropic natural materials. Observations of polar ice show that the crystals are orientated along very marked privileged directions and that the fabric of the ice polycristal is the result of the strain history that the polycristal has undergone. The macroscopic polycristal behaviour depends on the fabric and can be strongly anisotropic. It has been shown that anisotropy can introduce the occurrence of stratigraphy disturbances and influences strongly the flow of the ice sheet. The aim of this work is to build an ice flow model for anisotropic ice and the evolution of its fabric. To this end, we model the ice monocrystal as a transversely isotropic continuous medium around its c-axis and we compare it with a slip-planes grain model. The ice fabric is described in a continuous way by the second order orientation tensor and a closure approximation for the fourth ordre orientation tensor. By homogenization, assuming uniform stresses or strain-rates, we obtain analytical solutions for the polycrystal behaviour and the evolution of its fabric. From these solutions, we derive a linear orthotropic flow law for the ice polycrystal and an equation for the evolution of the second order orientation tensor. These equations are able to reproduce the results of the self-consistent model using a discrete fabric description, with an important improvement as regards the computing time and the number of variables necessary to describe the fabric. These equations are then implemented in a finite element code, used for simulating the flow of an ice sheet with strain-induced evolving anisotropy. By performing synthetic tests, we show the influence of anisotropy on the ice flow. Finally, through our model results, we propose an interpretation of the Dome-C ice-core fabric data
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Benannoune, Sofiane. "Simulations EF du couplage entre diffusion et piégeage de l’hydrogène sous sollicitations thermomécaniques. Applications relatives au fer et au tungstène." Thesis, Paris 13, 2020. http://www.theses.fr/2020PA131003.
Full textAbstract:
L‟objectif de ce travail de thèse est de reprendre les travaux précédents sur le couplage diffusion / plasticité sous Abaqus et d‟implémenter dans le code éléments finis un processus de piégeage transitoire dans une procédure utilisateur UMATHT, l‟équation de la chaleur dans une procédure UEL, et de modifier le comportement mécanique dans la procédure UMAT, afin de résoudre de manière couplée et simultanée les problèmes de diffusion/piégeage de l‟hydrogène soumis à des chargements thermomécaniques.Le modèle ainsi développé avec un couplage diffusion/piégeage transitoire a été confronté dans un premier temps, et validé sur plusieurs matériaux (tungstène et fer) par des comparaisons sur des cas tests avec d‟autres codes de la littérature (notamment le code MRE HIIPC). Puis, en considérant les variations des champs thermiques, l‟outil et l‟implémentation ont été validées sur des résultats expérimentaux de TDS sur du tungstène ainsi que sur d‟autres codes de la littérature sur le fer.Enfin, le modèle entièrement couplé a ainsi été utilisé sur des applications de chargements thermiques complexes sur une composante du futur tokamak d‟ITER (DFW). Les simulations 3D sur cette structure ont mis en évidence les effets de géométrie qui ne peuvent être pris en compte dans des simulations 1D. Elles ont permis de mettre également en exergue le rôle de la pression hydrostatique, la prise en compte de la dilatation thermique pouvant induire des écarts importants sur les résultatsThe aim of this thesis work is to take up the previous work on diffusion / plasticity coupling under Abaqus and to implement in the finite element code a transient trapping process in a UMATHT user procedure, the equation of heat in a UEL procedure, and modify the mechanical behavior in the UMAT procedure, in order to solve in a coupled and simultaneous way the diffusion / trapping problems of hydrogen subjected to thermomechanical loadings.The model thus developed with transient diffusion / trapping coupling was first confronted, and validated on several materials (tungsten and iron) by comparisons on test cases with other codes of the literature (in particular the MRE HIIPC code). Then, considering the variations of the thermal fields, the tool and the implementation were validated on experimental results of TDS on tungsten as well as on other codes of the literature on the iron.Finally, the fully coupled model has been used on complex thermal load applications on a component of the future ITER Tokomak (DFW). 3D simulations on this structure have highlighted geometric effects that cannot be taken into account in 1D simulation. They have also highlighted the role of hydrostatic pressure, taking into account thermal expansion that can lead to significant differences in results
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Burri, Sylvain. "Contributions à l'optimisation topologique de liaisons amortissantes pour des applications spatiales." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAC039.
Full textAbstract:
Grâce à leurs propriétés amortissantes, les matériaux élastomères sont fréquemment utilisés dans l'industrie aéronautique et spatiale afin d'atténuer les vibrations provenant de sources extérieures.Lorsque ce matériau est placé entre des sous-systèmes d'un assemblage mécanique, il permet de protéger l'intégrité d'équipements sensibles tels que des éléments électroniques ou optiques.Afin d'étudier ces phénomènes, cette thèse de doctorat se base sur un modèle éléments finis représentatif d'une application industrielle comprenant une charge utile que l'on souhaite préserver, un support de charge utile par lequel transite les vibrations provenant du lanceur, et des liaisons entre ces sous-systèmes.Le matériau amortissant est incorporé dans les liaisons qui doivent alors répondre à deux objectifs contradictoires : transmettre les charges statiques et amortir les vibrations.Dans un premier temps, le positionnement du matériau ainsi que ses caractéristiques mécaniques sont déterminés en utilisant une stratégie numérique d'optimisation paramétrique.Puis, dans le but d'améliorer la conception des liaisons, un algorithme d'optimisation topologique est implémenté.Cet algorithme est d'abord utilisé dans le cadre de la statique, puis quelques cas académiques sont résolus en dynamiqueThanks to their damping properties, elastomer materials are commonly used in the aeronautics and aerospace industries in order to reduce vibrations coming from external sources.When this material is placed between subs-systems of a mechanical assembly, it is able to protect the integrity of sensitive equipment such as electrical or optical devices.To study this phenomenon, this PhD thesis is based upon a representative finite element model of an industrial application composed of a payload that we aim to protect, a dispenser through which vibrations coming from the launcher are transmitted, and links between these sub-systems.The damping material is added inside the links which then have to handle two contradictory aims: transmitting static loads and damping vibrations.First of all, the material's positioning as well as its mechanical properties are determined by using a parametric optimization numerical strategy.Then, in order to improve the links’ design, a topology optimization algorithm is implemented.This algorithm is firstly used in a static environment, then some academic cases are solved in a dynamic environment
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Lin, Yueguo. "Comportement thermoélectrique de matériaux composites pour applications aéronautiques." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2013. http://www.theses.fr/2013ESMA0012/document.
Full textAbstract:
Les matériaux composites – de par leurs propriétés spécifiques élevées – sont l’une des classes de matériauxpermettant de fabriquer des structures aéronautiques plus légères pour une meilleure performance énergétique des aéronefs etune réduction conséquente des émissions de CO2. Les composites à matrice polymère renforcée par des fibres de carbone(CFRP) sont de plus en plus utilisés dans l’industrie aéronautique civile pour la réalisation de parties structurales, dontrécemment les panneaux de fuselage.L’intégration des CFRPs dans ces structures ne se fait pas sans difficultés : le fuselage – normalement soumis aux charges de lapressurisation – peut être soumis à des chocs/impacts, particulièrement dommageables pour les composites, et exposé àl’agression de l’environnement (température, humidité, liquides de refroidissement, …).Le fuselage est aussi le siège de sollicitations de nature électrique, telles que celles liées au retour de courant à la masse ou aufoudroiement : bien que des réseaux secondaires de câbles électriques et de grillages métalliques soient prévus afin de supporterces charges, l’action de courants de fuite, transitant à travers les jonctions boulonnées et rivetées, et les fortes différences depotentiel électrique dans l’épaisseur du fuselage, conséquences du foudroiement, peuvent activer le couplage thermoélectriqueet conduire à des échauffements localisés de ces structures. Les phénomènes liés à ce type de couplage peuvent êtreparticulièrement marqués dans les CFRPs – les matrices polymères étant électriquement et thermiquement quasi-isolantes, lecomportement thermoélectrique global du composite étant fortement anisotrope – et méritent d’être approfondis. L’intégrationde micro et nano charges – en particulier les nanotubes de carbone (NTCs) – dans les résines polymères ou à l’interfacefibre/matrice peut globalement améliorer ce comportement mais il s’agit d’une solution technologique qui nécessite encored’être explorée en détail.Ce travail est consacré à la caractérisation du comportement thermoélectrique anisotrope de matériaux CFRPs - chargés ou nonchargés en NTCs. Cette caractérisation comprend :· la mesure des valeurs de résistivité/conductivité électrique et de leur évolution avec la température,· la caractérisation des champs de température induits par le passage de courants électriques,· l’identification des paramètres pour la modélisation du comportement thermoélectrique de ces matériaux etpour l’interprétation des essais,· la caractérisation de l’effet d’un vieillissement humide sur les valeurs de résistivité/conductivité électrique ducompositeComposite materials – since their high specific properties – are used recently to reduce the weight of aircraftstructures and to improve the performance engine in order to reducing the emissions of CO2. Composites of Carbon FibberReinforced Polymer matrix (CFRPs) are increasingly used in civil aviation industry for the production of structural parts:fuselage panels.Integrating CFRPs in the aeronautical structures has also some difficulties: the fuselage – generally subject to pressure of airflux – would be subjected also to shocks/impacts, particularly will be damaging for exposed to the aggressive environment(temperature, humidity, liquid cooling, ...).The fuselage is the principal structure to support the charge of electric current, such as those related to the electric current returnto ground or lightning : although the secondary networks of electrical cables and wires fences are provided to support thesecharges, the action of leakage currents, probably passer through bolted and riveted joints and because of the high differences ofelectrical potential between the surface of panels thickness, can activate the thermoelectric coupling and lead to localizedheating of these structures. Phenomena related to this type of coupling may be particularly remarkable in CFRPs – since thepolymer matrices is electrically and thermally quasi-insulates, for composite the thermoelectric behaviour is highly anisotropic– and need further research and investigation. The integration of micro and nano fillers – especially carbon nanotubes (CNTs) –in the polymer resin or in interface of fibber/matrix can improve the overall behaviour, but it is a technological solution that stillrequires be explored in detail.The aim of this work is to characterize the anisotropic properties of thermoelectric behaviour of materials CFRPs – charged oruncharged in CNTs. This characterization includes:· measurement of electrical resistivity/conductivity and their evolution with temperature,· characterization of the temperature fields induced by the passage of electric current,· identification of parameters for modeling the behavior of these thermoelectric materials and interpretation oftests,· characterization of the effect of moisture aging on the values of resistivity/conductivity of the composite
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Ben, Souf Mohamed Amine. "Approche stochastique à base de modes d'ondes : théorie et applications en moyennes et hautes fréquences." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2012. http://www.theses.fr/2012ECDL0035/document.
Full textAbstract:
Ce travail de recherche a été réalisé au sein du Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes de l’École Centrale de Lyon (FRANCE) en cotutelle avec l’Unité de Mécanique, Modélisation et Productique (U2MP) à l’École Nationale d’Ingénieurs de Sfax (TUNISIE) dans le cadre du projet européen "Mid-Frequency". La prédiction du comportement dynamique des structures est une tâche importante dans la phase de conception de tout produit mécanique. Le choix de l’outil ou de la méthode utilisée dépend de plusieurs facteurs. Pour un système dynamique, la bande de fréquence d’étude est l’un des paramètres essentiels étant donné qu’il existe des approches appropriées pour chaque domaine fréquentiel. Ces derniers seront rapidement inapplicables en changeant le domaine d’application. Par exemple, les méthodes dites hautes fréquences ou globales sont très limitées dans la partie basse du spectre. De même, les méthodes dites basses fréquences deviennent, numériquement, très lourdes et peu performantes si l’on monte en fréquence. Les moyennes fréquences représentent alors les hautes fréquences pour les méthodes globales et les basses fréquences pour les méthodes locales. Comme les incertitudes jouent un rôle important dans les comportements vibratoires en moyennes fréquences, le travail présenté de ce mémoire est une contribution à la recherche d’une approche peu coûteuse en temps de calcul permettant l’extension d’une méthode locale : la méthode des éléments finis ondulatoires, à cette bande de fréquence pour les systèmes à caractère non déterministe. Cette contribution consiste à tenir compte des incertitudes présentes dans le système étudié pour évaluer la dispersion des différents paramètres (spectraux, de diffusion, dynamiques, etc.) et leurs effets sur la réponse globale (cinématique et énergétique) de la structure. Le travail présenté peut être partagé en deux parties. La première concerne le développement des formulations explicites et directes des dispersions des différents paramètres. Cette partie se base sur l’utilisation de la méthode de perturbation à l’ordre un. La deuxième partie est une généralisation de la première. En effet, l’utilisant de la projection des variables aléatoires sur la base des polynômes de chaos permet une évaluation plus générale des effets des incertitudes sur la dynamique des structures périodiques en moyennes fréquencesThe prediction of dynamic behavior of structures is an important task in the design step of any mechanical product. There are many factors affecting the choice of the used methods. For a dynamic system, the frequency band under study is one of the important parameters since for each frequency range exists its appropriate approach which can be quickly inapplicable in other domains. For example, the high frequency methods are very limited in the lower part of the spectrum. Similarly, the so-called low-frequency methods become numerically inefficient if it goes up in frequency range. The mid-frequencies then represent the high-frequencies for global and low frequencies for local methods. Knowing that uncertainties play an important role on the vibro-acoustics behavior in mid-frequencies, the presented work is a contribution to the research approach, with inexpensive computing time, allowing the extension of a local method, called ’the wave finite element method’, in this frequency band. These contributions consist in taking into account uncertainties in the studied system to evaluate the dispersion of all parameters (spectral, diffusion, dynamics, etc.) and their effects on the global response (kinematic and energetic) of the structure. The presented work can be divided into two main parts. The first one involves the development of an explicit and direct formulation describing the dispersion of different parameters; this part is based on the first-order perturbation method. The second part is a generalization of the first one; indeed, using the chaos polynomial projection of all random variables allows a more general assessment of the effects of uncertainties on the dynamics of periodic structure in mid-frequency range
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Roosefid, Mohsen. "Etude du comportement thermomécanique de deux bétons réfractaires silico-alumineux : applications à une poche d'aciérie." Grenoble INPG, 2006. http://www.theses.fr/2006INPG0098.
Full textAbstract:
Dans le cadre d'un programme national de recherche sur les matériaux réfractaires PROMETHEREF, deux bétons réfractaires silico-alumineux ont été étudiés. Tout d'abord, une nouvelle installation expérimentale dite à Haute Température et de Grande Capacité (HTGC) a d'abord été développée. Les essais de compression simple ont ensuite permis de mettre en évidence la transition du comportement d'un caractère quasi-fragile à basse et moyenne température à un caractère beaucoup plus ductile à haute température. Les essais de fluage et les essais réalisés avec des sauts de vitesse ont permis de préciser le comportement viscoplastique observé à partir de 900°C pour les deux bétons réfractaires. Les résultats des essais réalisés ont alors pu être identifiés raisonnablement sur une loi d'élasticité couplée à l'endommagement pour les températures basses et moyennes. Pour les hautes températures (>900°C) une première modélisation par la loi de Norton a semblé satisfaisante. Après identification de tous les paramètres thermomécaniques, des simulations numériques ont été effectuées sur une poche d'aciérie à l'aide du code de calcul par éléments finis CAST3MLn the framework of a French national program on modelling and experimental characterization of the thermo-mechanical properties of refractory materials (PROMETHEREF), two silico-alumina refractory castables are studied. To begin with, a new high temperature mechanical testing device has been built. The rheological characterization in compression and creep tests is studied from 20 to 1200°C on untreated and preheated sam pies of these two materials. From brittle da mage at room temperature, the materials evolve to viscoplastic behaviour at high temperature. Then, the mathematical description of the behaviour of the castables is carried out. This task is achieved tanks to an elastic da mage mechanics model, Mazars model, which model parameters have been calibrated taking into account the non local approach. The viscoplastic behaviour is aise described by Norton's law. Finally the finite element simulation of the thermomechanical behaviour of a steelladle is presented, ran with the CAST3M software