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Dissertations / Theses on the topic 'Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus) – Simulation par ordinateur'
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Hamlili, Hassane. "Simulation de problèmes de la mécanique non linéaire du solide par éléments finis sur micro-ordinateur." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL045N.
Full textAbstract:
Actuellement, la simulation numérique connait un essor sans précédent dans les sciences de l'ingénieur et en particulier en mécanique des structures. Ce travail a pour finalité le développement sur micro-ordinateur d'un outil de simulation et d'aide au dimensionnement et à la conception des structures bidimensionnelles en comportement non linéaire (élasto-plasticité, élasto-visco-plasticité et endommagement). La démarche poursuivie au cours de ce travail repose sur les étapes suivantes: 1) étude détaillée des diverses formulations proposées dans la littérature; 2) mise en oeuvre des algorithmes permettant un meilleur compromis entre la précision et la rapidité; 3) validation du code au cours du développement sur des exemples de complexité croissante; 4) comparaison de nos résultats avec ceux d'autres codes. Le cas particulier de contrainte plane a jouit d'une étude détaillée afin d'assurer la compatibilité entre l'algorithme d'intégration de la loi de comportement et l'algorithme d'intégration de l'équation cinématique découlant de la condition 033=0
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Hammi, Youssef. "Simulation numérique de l'endommagement dans les procédés de mise en forme." Troyes, 2000. http://www.theses.fr/2000TROY0006.
Full textAbstract:
Ce travail consiste à proposer une méthodologie numérique de réalisation virtuelle des procédés de fabrication et de mise en forme par grandes déformations plastiques avec endommagement. L'objectif étant de pouvoir optimiser virtuellement un procédé, en agissant sur les paramètres technologiques, de façon à soit retarder au maximum l'apparition d'un endommagement significatif, si l'on veut obtenir une pièce saine (forgage, emboutissage) ; soit favoriser l'amorçage et la croissance de l'endommagement, pour réaliser des opérations de découpage de toles par exemple. On propose une formulation générale anisotrope avec des couplages forts d'état et des dissipations. L'analyse des dissipations est faite dans le cadre des matériaux standards généralisés (MSG) avec une théorie non associée en utilisant deux formulations différentes. Une première formulation à surface unique qui est basée sur l'hypothèse qu'il ne peut y avoir d'endommagement sans écoulement plastique. Une seconde formulation à deux surfaces (couplées), une surface de plasticité écrouissable avec influence du dommage et une surface de non endommagement, qui relaxe l'hypothèse précédente. La généralisation aux transformations finies est réalisée dans le cadre d'une formulation dans un référentiel tournant à partir de la configuration intermédiaire, moyennant l'adoption de l'HPP pour la transformation élastique. Cette approche à l'avantage de découpler les non linéarités cinématique et matérielle. Sur le plan numérique, un soin particulier a été apporté pour l'intégration locale des équations couplées des différents modèles proposés (à deux surfaces ou une surface unique). Les algorithmes d'intégration ont été optimisés afin de réduire le nombre d'équations de 28 à 14 dans le cas anisotrope, et de 15 à 2 dans le cas totalement isotrope ; de calculer semi-analytiquement l'expression de la matrice tangente consistante et d'utiliser un schéma d'intégration locale asymptotique. Cette méthodologie a été validée en traitant plusieurs exemples 2D et 3D couvrant une large gamme de fabrication et de mise en forme : découpage de toles, emboutissage, forgeage, hydroformage de tubes complexes, etc
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Issa, Mazen. "Modélisation et simulation numérique des procédés de fabrication sous conditions extrêmes." Troyes, 2010. http://www.theses.fr/2010TROY0004.
Full textAbstract:
Cette thèse propose une méthodologie numérique pour la modélisation et l’optimisation numérique des procédés de fabrication à grandes vitesses. Cette méthodologie numérique s’appuie sur un modèle thermo-élasto-visco-plastique avec écrouissages mixtes (cinématique et isotrope) avec différents niveaux de couplage aux effets de l’endommagement et de l’adoucissement thermique. Pour cette étude, nous avons étudié la sensibilité d’un coefficient de frottement de type coulomb sur le comportement thermomécanique. Le schéma de résolution dynamique explicite a été choisi pour résoudre le problème d’équilibre et un schéma d’intégration implicite est utilisé pour résoudre le modèle de comportement locale. Pour s’affranchir des problèmes de distortions du maillage et simuler la propagation d’une fissure, une méthodologie numérique basée sur des étapes de remaillage est proposée. Différents estimateurs d’erreurs sont utilisés pour adapter la taille des éléments en fonction de divers gradients thermomécaniques (déformation plastique cumulée, endommagement, dissipation plastique) afin d’améliorer les effets de localisation et l’évolution des divers bandes de cisaillement. Cette méthodologie est étudiée et validée sur divers exemples simples et dans le cas de la simulation de procédé industriels à grandes vitesses<br>This thesis proposes a methodology for numerical modelling and numerical optimization of high speed manufacturing processes. This numerical methodology is based on a thermo-elasto-visco-plastic model with mixed hardening (kinematic and isotropic) and different levels of coupling effects of damage and thermal softening. For this study, we investigated the sensitivity of coulomb friction coefficient on the thermomechanical behaviour. A dynamic explicit resolution scheme has been chosen to solve the equilibrium problem and an implicit integration scheme is used to solve the local behaviour model. To overcome the mesh distortions problems and simulate the propagation of cracks, a numerical methodology based on steps of remeshing is proposed. Different error estimators are used to adjust the size of the elements according to various thermomechanical gradients (cumulative plastic deformation, damage, plastic dissipation) to enhance the effects of localization and evolution of various shear bands. This methodology is studied and validated on various simple examples and on the case of high speeds industrial process simulation
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Forster, Charles. "Contribution à l'étude de la rupture ductile des structures élastoplastiques." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMPD784.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de simuler la ruine des structures élastoplastiques ductiles. Dans une première partie, on présente un modèle élastoplastique endommageable en transformations finies. Écrit dans le cadre de la thermodynamique des milieux continus et de la mécanique de l'endommagement continu, il s'appuie sur une hypothèse d'équivalence en énergie totale pour définir les variables effectives et permet de décrire des écrouissages isotropes et cinématiques non-linéaires. En deuxième partie, on adapte et développe un programme informatique permettant de simuler la ruine des structures. Il s'appuie sur une formulation implicite et incrémentale du problème. L'intégration des équations différentielles fortement non-linéaires de la relation de comportement est particulièrement développée. Des exemples sont traités en troisième partie. Ils démontrent la capacité de l'approche à décrire la rupture ductile des structures, et à capter les phénomènes de localisation dûs au dommage. En quatrième partie, on développe de manière succincte les aspects théoriques lies aux problèmes de localisation.
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Khoury, Ibrahim. "Optimisation de la géométrie de l'outillage pour les procédés de forgeage." Troyes, 2008. http://www.theses.fr/2008TROY0012.
Full textAbstract:
La simulation numérique permet de mettre au point une nouvelle gamme de forgeage en remplaçant les essais longs et coûteux faits par le forgeron par des simulations numériques. Le laboratoire LASMIS a développé des modèles de comportements avancés permettant de rendre compte de l’effet de l’endommagement dans le comportement élasto-visco-plastique du matériau. Dans l’objectif d’une optimisation des gammes d’obtention de composants forgés, cette thèse a pour objet l’identification les paramètres géométriques pertinents pour des pièces axisymétriques. L’étude se limite au cas des pièces sans préforme ou à la dernière opération de forgeage en utilisant un modèle de comportement du matériau de type « élasto-plastique endommageable ». Les fonctions et critères sont l’énergie de forgeage et le remplissage correct de la matrice de finition. Dans ce travail, une procédure consistant à tester le remplissage, puis à localiser l’endommagement dans la pièce forgée est proposé. Une procédure semi automatique, phase de transition pour aller jusqu'à une réelle optimisation du procédé de forgeage a été mise au point L’originalité de ce travail est l’étude de l’effet des paramètres géométriques ayant des significations technologiques sur l’énergie de forgeage et sur l’apparition et la localisation de l’endommagement dans la pièce forgée<br>In the forging field, numerical simulation allows reducing the use of the experimental investigation and tests required in a real tryout process. In The LASMIS laboratory a finite element package has been developed to solve elasto-visco-plasticity problems with ductile damage in large deformation. In the optimisation of forming process, several research teams approached the optimization of performs. They don’t take into account the apparition of damage during the simulation of the forging process. The thesis objective is to identify the pertinent geometric parameters of axisymetric parts which allow the minimisation of the forging energy. The two major criteria’s are the correct filling and the absence of damage appearance. In this work, two automatic procedures are introduced to test the filling by comparing geometry of the rough forged and the machined one. Then a procedure has been set to localize if the damage occurs in zones that will be machined or in zones that are inside the machined forged part. Then, a semi automatic optimization method is described in order to study the effect of the geometric parameters on the forging energy with the constraint of maximal value of damage to be kept out of the final machined part. The originality of this work is the study of the effect of the geometrical parameters with technological significations on the forging energy and the appearance and the localization of the damage in the forged part
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Belamri, Nabil. "Modélisation numérique de découpage de tôles laminées : application au cisaillage et au refendage en 3D." Troyes, 2004. http://www.theses.fr/2004TROY0015.
Full textAbstract:
Ce travail est dédié au développement, à la mise au point et à la validation d'une méthodologie numérique de simulation de toute sorte de procédés de découpage de tôles orthotropes. Les aspects théoriques et numériques de cette méthodologie basée sur le couplage "fort" comportement endommagement sont traités en détail. La modélisation théorique s'appuie sur un modèle élastoplstique anisotrope à écriouissage isotrope et cinématique non-linéaire fortement couplé à un endommagement ductile isotrope en grandes déformations. La résolution du problème de valeurs initiales et aux limites est réalisée grâce soit à un schéma Statique Implicite (SI) soit un schéma Dynamique Explicite (DE). Le calcul du tenseur des contraintes à chaque fin d'incrément de charge est réalisé grâce au schéma itératif de prédiction-correction avec réduction de la taille du système à résoudre. La validation est faite sur des procédés de poinçonnage, de cisaillage et de refendage 3D de tôles laminées<br>This work is devoted to the development and validation of a numerical methodology for the simulation of any anisotropic sheet metal cutting process. Both, the theoretical and numerical aspects of the proposed methodology, based on the damage-behavior coupling are studied in detail. The anisotropic elastoplastic behavior accounts for the non linear isotropic and kinematic hardening strongly coupled to the isotropic ductile damage under large plastic deformation. Both Static Inplicit (SI) and Dynamic Explicit (DE) scheme are used to solve the associated initial and boundary value problem. The stress tensor at the end of any load increment is computed thanks to iterative prediction-correction scheme applied to a reduced number of ordinary differential equation. The validation is made by working out some industrial laminated sheet metal cutting process as Blanking, 3D Guillotining and 3D Slitting
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Ben, Hatira Fafa. "Modélisation de l'élastoplasticité endommageable en transformations finies." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD531.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de présenter une méthode théorique et numérique de prévision de la durée de vie des structures faites de matériaux ductiles à fortes déformations plastiques couplées avec les phénomènes de détérioration progressive (endommagement). Cette méthode permet de modéliser d'une manière unifiée la totalité du processus de ruine d'une structure mécanique. Ce processus est la succession de trois stades principaux qui sont le comportement mécanique (évolution des différents champs), l'amorcage de défauts (macrofissures) et la propagation de ces défauts jusqu'à la rupture finale. Dans ce travail, l'accent est mis sur les aspects théoriques et numériques liés à la formulation des équations constitutives couplées à l'endommagement isotrope ainsi qu'à l'évolution des zones endommagées dans la structure.
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Nasraoui, Makrem. "Comportement mécanique du PMMA (Polyméthacrylate de Méthyle) sous sollicitations dynamiques : application à des structures minces impactées." Reims, 2010. http://theses.univ-reims.fr/sciences/2010REIMS017.pdf.
Full textAbstract:
Pour de nombreuses applications industrielles une connaissance précise du comportement mécanique des polymères solides s’avère essentielle. Dans ce travail de thèse on s’intéresse à l’étude du comportement sous impact balistique de structures en polyméthacrylate de métyle (PMMA). Lors de ce type de sollicitation, le matériau subit un chargement intense et complexe incluant de fortes pressions au voisinage du contact projectile/cible, des contraintes de compression et de traction ainsi qu’une augmentation locale importante de la température dans la structure. Ce chargement peut induire une déformation du matériau et différents modes d’endommagement pouvant conduire à la rupture de la cible. Afin d’étudier le comportement du PMMA pour des conditions représentatives d’un impact balistique, de nombreux essais quasi-statiques et dynamiques ont été réalisés. Par ailleurs, des simulations numériques d’essais d’impact balistique ont été mené et ont révélé que le premier chargement correspond à une compression confinée caractérisée par une pression hydrostatique au voisinage du contact projectile-cible de plusieurs centaines de MPa. À la lumière des résultats issus des essais expérimentaux et ceux obtenus par simulation numérique, une loi de comportement phénoménologique est proposée et identifiée prenant en compte les effets de la déformation, de la vitesse de déformation, de la pression et de température sur la limite d’écoulement. La comparaison entre les résultats expérimentaux et ceux issus de la modélisation sont en bon accord<br>For many industrial applications an accurate knowledge of the mechanical behaviour of solid polymers is of prime importance. In this work we are interested in studying the behaviour of Polymethyl methacrylate (PMMA) under ballistic impact. The material undergoes an intense and complex loading including high pressure near the projectile/target contact zone, compressive and tension stresses and a significant local increase in temperature. In addition, this loading can induce a deformation of the material and reveal several failure paths that many lead to the rupture of the target. To study the behavior of PMMA for representative conditions of a ballistic impact, many quasi-static and dynamic tests have been conducted. Numerical simulations of ballistic impact tests were also conducted and revealed that the first load is characterized by a confined compression where the hydrostatic pressure near the projectile/ target contact zone may reach few hundreds of MPa. In the light of results from experimental tests and those obtained by numerical simulation, a phenomenological constitutive law is proposed and identified taking into account the effects of deformation, strain rate, pressure and temperature on yield flow. The comparison between experimental and the modeling results are in good agreement
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Diamantopoulou, Evangelia. "Micromorphic Continua : Advanced Multiphysic Modelling and Numerical Simulation of Metal Forming." Thesis, Troyes, 2018. http://www.theses.fr/2018TROY0004.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de démontrer l'efficacité des modèles de comportement élastoplastique fortement couplés à l’endommagement ductile isotrope dans le cadre des milieux micromorphes afin de s’affranchir de la dépendance au maillage lors de la prévision de l’amorçage et de la propagation de la rupture ductile. Cette approche repose sur (i) l’ajout de variables cinématiques micromorphes dans le principe des puissances virtuelles conduisant à de nouvelles équations de bilan ; (ii) l’ajout de nouveaux couples de variables d’état conduisant à de nouvelles équations de comportement ; (iii) une discrétisation spatiale par éléments finis et temporelle par un schéma d’Euler avec un solveur global dynamique explicite et une intégration locale itérative implicite. Les aspects numériques associés sont implémentés dans ABAQUS®/Explicit. Deux éléments bilinéaires quadrangles à "déformation postulée" (2D déformation plane et axisymétrique) ont été développés afin d’introduire les nouvelles formes variationnelles. Les modèles sont validés avec une étude paramétrique pour étudier l'effet de chaque paramètre micromorphe et une méthodologie d'identification de la longueur interne micromorphe liée à l’endommagement micromorphe est proposée. Des essais de traction uniaxiale d’éprouvettes en acier inoxydable 430, des opérations de pliage et de découpage de tôles métalliques en DP1000 et DP600, sont simulées afin de valider la formulation proposée et montrer son efficacité à donner des solutions indépendantes du maillage par rapport au modèle local<br>The objective of this work is to demonstrate the efficiency of advanced elastoplastic constitutive equations strongly coupled with isotropic ductile damage in the framework of the micromorphic continua in order to overcome the mesh dependency in the prediction of the ductile cracks initiation and propagation. This approach is based on (i) the introduction, in the principle of virtual power, of additional micromorphic kinematic variables leading to additional balance equations; (ii) addition of new micromorphic pairs of state variables leading to additional micromorphic constitutive equations; (iii) spatial discretization by finite elements and time discretization by finite difference scheme with an explicit dynamic global solver and an implicit iterative local integration scheme. The associated numerical aspects are implemented in ABAQUS®/Explicit. Two bilinear quadrilateral assumed strain elements (2D plane strain and axisymmetric) have been developed in order to introduce new weak forms. The models are validated with a parametric study in order to investigate the effect of each micromorphic parameter, and a methodology for the identification of the micromorphic internal length related to the micromorphic damage is proposed. Simple uniaxial tensile tests, sheet bending and blanking processes of metallic components in 430 stainless steel, DP1000 and DP600 dual phase steels respectively are simulated in order to validate the proposed formulation and to show its efficiency in giving mesh independent solutions compared to the purely local models
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Sornin, Denis. "Sur les formulations élastoplastiques non locales en gradient d'endommagement." Troyes, 2007. http://www.theses.fr/2007TROY0011.
Full textAbstract:
Il est bien établie que les résultats d’analyse éléments finis de structures impliquant des comportements mécaniques adoucissants, souffrent d’une dépendance à la discrétisation spatio-temporelle. Cet ouvrage à travers l’étude de plusieurs formulations non locales propose d’aider au choix de modèles aptes à assurer l’indépendance vis-à-vis des aspects discrétisationels. Après une analyse des différentes formes de dépendance au maillage, les solutions existantes sont présentées. En se limitant volontairement aux cas des modèles élastoplastiques endommageables, plusieurs propositions sont spécifiquement étudiées. Les formulations sont présentées puis étudiées pour des cas de sollicitations simples de traction plane. Les aspects numériques et l’implémentation dans l’environnement du logiciel ABAQUS-Standard sont particulièrement détaillés. Plusieurs de ces formulations font appel à un élément non local spécifique dont la structure et l’implémentation sont présentées. Pour chaque formulation étudiée, la capacité à contrôler la taille de la zone de localisation ainsi que la dépendance de la dissipation globale vis-à-vis du maillage sont étudiées. Enfin les limites théoriques et numériques de chaque formulation sont misent en lumière. Cette étude apporte des éléments scientifiques et pratiques pour le choix d’une formulation élastoplastique endommageable assurant l’indépendance des réponses éléments finis à la discrétisation<br>FEM results of softening materials are well known to show pathological mesh dependency. The main goal of the present work, studying different types of formulation, is to give some elements to choose the better models able to avoid mesh sensitivity. A general study of the different sources of mesh and time dependency is carried out, and some existing solutions are presented. The case of elastoplastic damaging models with destination to industrial applications is specifically studied in the rest of the thesis. Formulations are presented and studied for a simple tension test, with various spatial discretisation. Numerical aspects and implementation in ABAQUS-standard environment is discussed. A new non local element is used for some of the formulations. The structure and details of this element are presented. For a given set of meshes, the ability of each formulation presented to control the size of the necking zone is studied. In the same time the independence of the global dissipation to the mesh size is checked. Practical and theoretical limits are highlighted. This study, gives some scientific and practical elements for the choice of a non local elastoplastic damaging model able to avoid discretisation sensitivity. For the end, the principal conclusions and the better developments in prospect are given
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Wu, Tong. "Experiment and numerical simulation of welding induced damage : stainless steel 15-5PH." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0091/these.pdf.
Full textAbstract:
The objective of this study is the prediction of damage and residual stresses induced by hot processing which leads to phase transformation in martensitic stainless steel. This study firstly concerns the modelling of the damage of material induced by a complex history of thermoelastoplastic multiphase in heat-affected-zone (HAZ) of welding. In this work, a two-scale mode of elastoplastic damage multiphase was developed in the framework of thermodynamatics of irreversible process. The constitutive equations are coupling with ductile damage, elasoplasticity, phase transformation, and transformation plasticity. The experiments of 15-5PH were implemented for the identification of phase transformation, transformation plasticity and damage models. Tests of flat notched specimen were designed to provide the validation of damage model and strain localization using three dimensional image correlation technologies. In addition, microscopic analysis was performed to provide microstructure characterization of 15-5PH and to discover the damage mechanism. Finally the numerical simulation was performed in the code CAST3M® of CEA. We used the two-scale model including phase transformation, transformation plasticity and damage to simulate the level of residual stresses of a disk made of 15-5PH metal heated by laser. The internal variables, such as strain, stress, damage, were successfully traced in the simulation of two-scale model. The simulation results showed the transformation plasticity changes the level of residual stresses and should not be negligible; damage decreases about 8 percent peak value of residual stresses on upper surface of disk<br>L’objectif de cette étude est la prédiction du dommage et des contraintes résiduelles induites par des procédés haute température conduisant à une transformation de phase martensitique. On s’est intéressé plus premièrement à la modélisation du dommage induit par une histoire thermomécanique complexe, comme peuvent en produire les Zones Affectées Thermiquement de soudage. Nous proposons dans ce travail un modèle à deux échelles développé dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles. Les équations de ce modèle couplent plasticité, endommagement, transformation de phase et plasticité de transformation. Nous avons réalisé de nombreux essais sur le 15-5PH en vue de l’identification des transformations de phase et des lois de comportement thermomécaniques. Les essais sur les éprouvettes entaillées ont été conçus pour valider les modèles d’endommagement ainsi que la localisation des déformations en utilisant la stéréo corrélation d’images. Les simulations numériques ont été effectuées avec le code CAST3M du CEA dans lequel nous avons implanté le méso modèle. Nous avons calculé l’état de contraintes résiduelles dans un disque de 15-5PH induites par un chauffage laser. En sus des contraintes, on peut suivre au cours du calcul les variables internes telles que l’endommagement ou les déformations anélastiques. Les simulations montrent que la plasticité de transformation modifie le niveau des contraintes résiduelles et peut ne pas être négligeable. Quand à l’endommagement, celui-ci fait décroître les valeurs maximales de contrainte résiduelles jusqu’à huit pourcent dans les zones les plus sollicitées
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Serveaux, Jérémy. "Rupture ductile d’un conteneur de déchets radioactifs HA soudé et soumis à une corrosion généralisée." Thesis, Troyes, 2019. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03180078.
Full textAbstract:
L’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) est en charge d’étudier le stockage des déchets de Haute Activité (HA) dans un centre de stockage géologique (projet Cigéo). Il est prévu d’encapsuler les déchets HA dans des conteneurs mécano-soudés en acier non allié P285NH, puis de les insérer dans des alvéoles de stockage réalisées dans une formation argileuse à 500 m de profondeur. L’objectif principal de la thèse est de savoir si le modèle proposé et la méthode numérique associée sont capables de prédire fidèlement le comportement à long terme (plusieurs centaines d’années) de ces conteneurs en situation de stockage, notamment l’épaisseur critique à partir de laquelle la rupture ductile apparait. Le comportement ductile de l’acier P285NH a été caractérisé par des essais sur des éprouvettes prélevées sur une maquette échelle 1:1. Des essais de traction ont été réalisés sur des éprouvettes lisses et entaillées issues du matériau de base ainsi que du joint soudé. Pour ces matériaux, un modèle de comportement élastoplastique avec écrouissages non linéaires cinématique et isotrope fortement couplés à l’endommagement ductile isotrope et faiblement couplé à la corrosion généralisée, a été développé. Sa formulation est basée sur la thermodynamique des processus irréversibles avec des variables d’état macroscopiques en considérant des grandes déformations plastiques. Plusieurs cas de simulations sur conteneurs soumis à différents chargements mécaniques et vitesses de corrosion sont réalisés<br>Andra, the French national radioactive waste management agency, is in charge of studying the possibility of disposal of High Level activity Wastes (HLW) in deep geological repository. Andra has planned to encapsulate HLW in non-alloy P285NH steel overpacks before inserting them into horizontal steel cased micro-tunnels called HLW disposal cells. The objective of this PhD is to study the long-term behavior of a welded steel overpack subjected to mechanical loading and generalized corrosion. Several tensile tests have been performed on smooth and notched specimens taken from both base material and welded material. For these materials, an elastoplastic behavior model with mixed nonlinear hardening strongly coupled with ductile isotropic damage and weakly coupled with generalized corrosion is developed. It is formulated based on the classical thermodynamics of irreversible processes framework with state variables at the macroscopic scale assuming the large plastic strains and small elastic strains. The comparisons between numerical and experimental results allow us to be confident in the capability of numerical simulations performed on P285NH to simulate the initiation and propagation of cracks. Finally, the addition of corrosion allows performing multiple simulations on overpacks, subjected to different mechanical loading conditions and corrosion conditions
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Yue, Zhenming. "Ductile damage prediction in sheet metal forming processes." Thesis, Troyes, 2014. http://www.theses.fr/2014TROY0025/document.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de proposer un modèle de comportement avec endommagement ductile pour la simulation des procédés de mise en forme de tôles minces qui peut bien représenter le comportement des matériaux sous des trajets de chargement complexes en grandes déformations plastiques. Basé sur la thermodynamique des processus irréversibles, les équations de comportement couplé à l’endommagement tiennent compte des anisotropies initiales et induites, de l’écrouissage isotrope et cinématique et de l’endommagement isotrope ductile. Les effets de fermeture des microfissures, de triaxialité des contraintes et de l’angle de Lode sont introduits pour influencer l’évolution de l’endommagement sous une large gamme de triaxialité des contraintes. La distorsion de la surface de charge est introduite via un tenseur déviateur qui gouverne la distorsion de la surface de charge. A des fins de comparaison, les courbes limites de formage sont tracées basées sur l’approche M-K.Des essais sont conduits sur trois matériaux pour les besoins d’identification et de validation des modèles proposés. L’identification utilise un couplage entre le code ABAQUS et un programme MATLAB via un script en langage Python. Après l’implémentation numérique du modèle dans ABAQUS/Explicite et une étude paramétrique systématique, plusieurs procédés de mise en forme de structures minces sont simulés. Des comparaisons expériences-calculs montrent les performances prédictives de la modélisation proposée<br>The objective of this work is to propose a “highly” predictive material model for sheet metal forming simulation which can well represent the sheet material behavior under complex loading paths and large plastic strains. Based on the thermodynamics of irreversible processes framework, the advanced fully coupled constitutive equations are proposed taking into account the initial and induced anisotropies, isotropic and kinematic hardening as well as the isotropic ductile damage. The microcracks closure, the stress triaxiality and the Lode angle effects are introduced to influence the damage rate under a wide range of triaxiality ratios. The distortion of the yield surface is described by replacing the usual stress deviator tensor by a ‘distorted stress’ deviator tensor, which governs the distortion of the yield surfaces. For comparisons, the FLD and FLSD models based on M-K approach are developed.A series of experiments for three materials are conducted for the identification and validation of the proposed models. For the parameters identification of the fully coupled CDM model, an inverse methodology combining MATLAB-based minimization software with ABAQUS FE code through the Python script is used. After the implementation of the model in ABAQUS/Explicit and a systematic parametric study, various sheet metal forming processes have been numerically simulated. At last, through the comparisons between experimental and numerical results including the ductile damage initiation and propagation, the high capability of the fully coupled CDM model is proved
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Couturier, Stéphane. "Etude de nouveaux capteurs piézoélectriques à base de PVDF - application à la caractérisation de chocs brefs et intenses induits par impulsion laser." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2301.
Full textAbstract:
Au cours de cette etude, des ondes de choc induites dans des cibles metalliques par impulsion laser breve et intense ont ete caracterisees a l'aide de capteurs piezoelectriques a base de pvdf. Les profils de choc enregistres par les capteurs appliques en face arriere des cibles permettent de determiner les profils de pression d'ablation induits en face avant par les impulsions laser. Dans un premier temps, les capteurs pvdf standards de 25 m d'epaisseur, deja couramment utilises sous choc conventionnel ont ete testes sous choc laser. Leur aptitude a detecter des chocs brefs de duree de l'ordre de la nanoseconde a ete demontree pour des intensites laser inferieures a 200 gw/cm#2. Aux intensites superieures, le temps caracteristique de propagation du choc a travers le capteur devient trop court pour que le profil de choc puisse etre detecte dans son integralite. C'est pourquoi des capteurs plus epais (450 m et 490 m) en copolymere ont ensuite ete developpes et mis en uvre jusqu'a 3000 gw/cm#2. La reponse de ces nouveaux capteurs est completement interpretee a l'aide d'un modele original de comportement non lineaire. Les profils de choc experimentaux sont coherents avec ceux deduits de simulations d'interaction laser-matiere. Ils revelent que le profil de pression d'ablation est legerement elargi par rapport a celui de l'impulsion laser. La pression d'ablation varie de 50 a 600 kbar dans le domaine 100 - 3000 gw/cm#2
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Zhang, Jie. "Multi-axial damage model for numerical simulation of metal forming processes using 3D adaptive remeshing procedure." Troyes, 2013. http://www.theses.fr/2013TROY0005.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous avons d’abord développé un modèle thermo-élasto-viscoplastique fortement couplé à l’endommagement dans différents états de contraintes pour simuler divers procédés de mise en forme. Il est basé sur un paramètre d'état de contrainte dépendant de l'angle de Lode et de la triaxialité pour tenir compte des chargements multiaxiaux de compression, de tension et de cisaillement. Le modèle proposé est couplé à l’écrouissage plastique de Johnson-Cook et implémenté dans la plate-forme de simulation ABAQUS pour simuler virtuellement le formage par déformation plastique des métaux et les procédés d'usinage à différentes températures et vitesse de déformation. Un outil de remaillage adaptatif 3D « OPTIFORM » est construit pour contrôler dynamiquement les discrétisations spatio-temporels des domaines déformables en tenant compte des grandes variations géométriques et physiques des procédés. Des scripts python sont mis au point pour interfacer ABAQUS avec OPTIFORM soit pour identifier les propriétés des matériaux par méthode inverse soit pour simuler divers procédés de forgeage, de découpage de tôles minces et de couple orthogonal. La méthodologie proposée est validée en étudiant les effets des différents paramètres technologiques et procédé sur la formabilité et la qualité des produits finaux<br>In this work, we firstly developed a model that can accurately predict the thermo-elastoviscoplastic and damage behaviour in different stress states for metal forming. It can adapt to multiaxial loadings conditions like compression, tension and shear state based on a stress state parameter that considers synthetically triaxiality and Lode angle. For the coupling of John-Cook hardening law, the proposed constitutive equations can virtually simulate metal forming and machining processes in different temperature and strain rate conditions. An advanced 3D adaptive remeshing « OPTIFORM » procedure is developed in order to control dynamically the finite element discretizations at each time of areas following with the changing of geometry and physical fields. Python scripts are developed to interface with ABAQUS and OPTIFORM mesher in order to identify the material properties by inverse method and to simulate numerically various processes of forging, sheet metal cutting and orthogonal cutting. The proposed methodology is validated by studying the effects of various parameters on the process formability and final products quality
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Zhao, Yuchen. "Multi-scale study of mechanical behaviour of two-phase materials during large deformation and ductile damage." Thesis, Troyes, 2017. http://www.theses.fr/2017TROY0018.
Full textAbstract:
Cette thèse est dédiée à l’étude du comportement élasto-plastique des matériaux polycristallins multiphasés ainsi que de l’endommagement ductile à différentes échelles. Les hétérogénéités microscopiques ont une influence importante sur la réponse mécanique macroscopique des matériaux. Et l’endommagement ductile est encore difficile à mesurer aux échelles fines. Cette thèse traite des problématiques suivantes : 1. L’évolution du comportement des phases et des grains sous chargements jusqu’à la rupture.2. L’influence de l’hétérogénéité intrinsèque au niveau micro, sur le comportement macroscopique des matériaux biphasés.3. L’influence de la striction et de l’endommagement sur le comportement de familles d’orientation de grains.4. La mesure indirecte de l’endommagement échelle fine par diffraction. Afin d’enquêter sur ces questions, l’acier duplex et le titane biphasé sont testés. La diffraction est utilisée pour effectuer des mesures in situ non-destructive au cours d’essais de traction et jusqu’à la rupture. Des simulations sont réalisées grâce à un modèle auto-cohérent élasto-plastique, dans lequel est introduite la modélisation de l’endommagement ductile. Les données expérimentales aux différentes échelles y sont comparées. En outre, des tests de nano-indentation et observation micrographiques sont effectués pour observer l’évolution spatiale des propriétés mécaniques des phases le long de la striction et jusqu’à la surface de rupture<br>The thesis is dedicated to the study of elasto-plastic behavior of multiphase polycrystalline materials and ductile damage at different scales. The microscopic heterogeneities have important influence on the macroscopic mechanical behavior of materials. Ductile damage is still difficult to measure at small scales. The following issues are the main topic involved in this thesis: 1. The evolution of mechanical behavior in phases and groups of grains, under external load until fracture.2. The influence of intrinsic heterogeneity on the macroscopic behavior of two-phase materials.3. The influence of necking and ductile damage, on the behavior of grains with different orientation families.4. The indirect measurement of ductile damage at small scales by diffraction. To answer these questions, duplex steels and two-phase titanium are tested. The diffraction method is used to perform in situ measurements during tensile test until fracture. Predictions are carried out by an elasto-plastic self-consistent model, in which ductile damage have been integrated. Experimental data on different scales are compared with these predictions. In addition, nano-indentation tests are carried out to study the evolution of phases’ mechanical properties along the neck until fracture edge. Microscopic images were also taken in order to observe the fracture surfaces of studied materials
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Hervas, Dobon Isabel. "Contribution à l’étude des mécanismes d’endommagement des fontes ferritiques à graphite sphéroïdal : influence de la température, du trajet de chargement et rôle des interfaces nodules / matrice." Caen, 2013. http://www.theses.fr/2013CAEN2069.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur les relations entre les mécanismes d’endommagement et les paramètres microstructuraux de la fonte GS dans une large gamme de températures pour différents types de sollicitations mécaniques. Des essais de traction et de compression à TA menés sur des éprouvettes présentant différentes géométries génèrent des déformations avec plusieurs taux de triaxialité. L’étude des caractéristiques géométriques des nodules de graphite permet l’analyse de la déformation et du trajet de chargement local. L’état de déformation et le taux de triaxialité sont aussi simulés avec la méthode des éléments finis. L’influence de la température est étudiée par le biais d’essais de traction, de compression et de fluage. Un changement significatif de comportement mécanique est mis en évidence à partir de 400 °C. L’étude des paramètres microstructuraux permet la compréhension du comportement mécanique de la fonte ainsi que de son évolution avec la température. Dans le cas d’une sollicitation en traction, le modèle de Gurson-Tvergaard, montre que les interactions entre les cavités engendrées par la déformation évoluent avec la température. Les mesures effectuées après les essais de compression montrent que, jusqu’à 400 °C, la déformation des nodules de graphite augmente avec l’écrasement. En revanche, à partir de 500°C, la déformation des nodules ne suit plus la déformation plastique du matériau. Des essais de fluage menés à 750 °C, pour une contrainte inférieure à la limite d’élasticité, montrent une transition progressive entre les deux principaux mécanismes de fluage : le fluage contrôlé par la montée des dislocations et celui piloté par les mécanismes de diffusion<br>This work focuses on the relationship between the damage mechanisms and the microstructural parameters of ductile cast iron for different types of mechanical stress in a wide temperatures range. Tensile and compression tests at RT carried out on specimens presenting different geometries generate strains with multiple levels of triaxiality. The study of the graphite nodule geometrical properties enables the analysis of deformation and local strain path. The deformation state and triaxiality rate are also simulated by using the finite element method. The influence of temperature is studied in the case of tensile, compression and creep tests. A significant behaviour change is evidenced above 400 °C. The study of microstructural parameters permits the understanding of the mechanical behaviour of the ductile cast iron and its evolution with temperature. In the case of tensile tests, Gurson-Tvergaard model highlights that the interactions between the cavities, caused by the deformation, change with temperature. Structural measurements after compression tests show that up to 400 °C, the deformation of the graphite nodules increases with the deformation. However, from 500 °C, nodule deformation doesn’t follow the plastic deformation of the material. Creep tests, carried out at 750 °C for stress levels lower than yield stress, reveal a gradual transition between the two main creep mechanisms: creep controlled by dislocations climb and creep controlled by diffusion mechanisms
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Auroux, Eric. "Etude de l'adhérence de couches minces sur des substrats soumis à un choc laser." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2316.
Full text
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Moriconi, Clara. "Modélisation de la propagation de fissure de fatigue assistée par l'hydrogène gazeux dans les matériaux métalliques." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00784983.
Full textAbstract:
De nombreux travaux expérimentaux mettent en évidence que, dans un environnement hydrogénant, l'hydrogène généré par des réactions en surface puis drainé dans la zone plastifiée modifie les mécanismes de déformation et d'endommagement en pointe de fissure de fatigue dans les métaux, entraînant un abaissement important de leur résistance à la fissuration. L'objectif est de développer un modèle de ces phénomènes complexes dans le cadre de la mécanique de l'endommagement, et de le confronter aux résultats d'essais de propagation de fissure de fatigue sous hydrogène gazeux sur un acier inoxydable martensitique 15-5PH. Un modèle de fissuration utilisant une méthode de zone cohésive a été implémenté dans le code de calcul ABAQUS. Une loi de traction-séparation adaptée aux chargements cycliques, dont les paramètres sont influencés par la concentration en hydrogène, a été développée. De plus, la diffusion de l'hydrogène tient compte de l'influence de la contrainte hydrostatique et du piégeage. Le comportement mécanique du volume du matériau est modélisé par une loi élastoplastique. On montre que le modèle est capable de prédire la propagation monotone en présence d'hydrogène, puis on étudie la capacité du modèle cohésif avec la loi de traction-séparation développée à prédire les courbes de propagation de fatigue pour l'acier 15-5PH sous air. Enfin, les vitesses de propagation de fissure de fatigue simulées en présence d'hydrogène sont comparées à celles obtenues expérimentalement. La capacité du modèle à évaluer les contributions respectives des mécanismes d'endommagement (HELP, HEDE) dans la dégradation de la résistance à la fissuration de l'acier étudié est discutée.
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Asad, Muhammad. "Elaboration of concepts and methodologies to study peripheral down-cut miling process from macro-to-micro scales." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0058/these.pdf.
Full textAbstract:
Today, finite element method is a sufficiently developed technique, bringing an indispensable help to the engineers, during design and optimization stages of the engineering products. In certain cases, its role exceeds from the simple technological assistance and makes it possible to consider physical laws in the intimacy of the mediums inaccessible to the experimentation (nuclear fission and fusion, cracks propagation in the materials,…). In this context, the present contribution brings a scientific and technological comprehension of the chip formation process. The investigation of chip genesis is not an aim in itself, but it can inform what actually happens during the process. From experimental and application point of view, the work is focused on the machining of an aeronautic Aluminium alloy A2024-T351. This study has been accomplished with four principle stages. Initially, an orthogonal cutting model for the case of turning process has been established. The work makes it possible to emphasize equally on the discretization level leading to an optimised mesh generation to capture physical phenomenon, as well as on the material behaviour level considering crucial aspects of damage and fracture energy. Onward this model was adapted to the case of the down cut milling (with a null helix angle), where the removed material has a half crescent moon like form, presenting a continuously variable chip thickness tending towards zero (with a constant width). This model makes it possible to distinguish the macroscopic cutting zone from the microscopic one, based on the cut thickness. The well-known size effect phenomenon of micromechanics was thus found during macro to micro cutting passage increasing material strength, due to strain rate hardening characteristics of the material. This phenomenon in machining is well-known and corresponds to the quasi exponential increase in the specific cutting energy with the reduction of the cut thickness. To facilitate the exploitation and to propose a physical tool for better comprehension of the material removal (especially at micro cutting level) to the scientific community and industry, in the third stage modified Johnson-Cook material model (strain gradient-based approach) of the equivalent stress has been formulated in ABAQUS®/EXPLICIT via its user subroutine VUMAT. In spite of the modelling difficulties a complete cutting model integrating the size effect phenomenon has been presented. The aim is to provide a numerical data on the machined surface which can be compared with the experimental results. As it is the microscopic cutting part in high frequency and high speed dynamics domain which generates the machined surface. During the fourth stage, the model was completely developed to simulate the down cut milling of Aluminium alloy A2024-T351. In addition to the size effect relating to the chip, the dynamic aspects relating to the machining system were taken into account through the proposition of a multi level cutting model, named hybrid dynamic cutting model (HDC-model). The proposed model combines the rigidity of a high speed milling machine (tool, tool holder, rotor,…) at the macroscopic level with the mechanics of mesoscopic level chip formation. Finally, turning and milling cutting experiments were carried out to validate the suggested models. The numerical results were compared with experimental ones at each stage. In general the results are in good agreement. It is however necessary to note that a number of parameters can affect the numerical model results. The predictive character of the model is primarily limited to the physical characteristics of the machined material. Under these circumstances one finds itself in the purely experimental investigations of 1970-80s, when the concept of tool material coupling (TMC) was conceived for the very first time. Today’s approach, which is both experimental and numerical, however makes it possible to strongly reduce the costs and to quantify very interesting local phenomena such as for example in this contribution<br>Aujourd’hui, la méthode des éléments finis est suffisamment développée pour apporter aux ingénieurs, une aide indispensable lors des étapes de conception et d’optimisation des produits manufacturés. Dans certains cas, cette aide dépasse la simple assistance technologique et permet de considérer des lois physiques dans l’intimité d’un milieu inaccessible aux expériences (fission et fusion nucléaire, propagation des fissures dans les matériaux,…). C’est dans ce contexte à la fois scientifique et technologique que porte notre contribution sur la formation du copeau. D’un point de vue applicatif et expérimental, notre étude est centrée sur l’usinage de l’alliage d’Aluminium A2024-T351. Cette étude a été accomplie avec 4 étapes principales. La première étape porte sur la mise au point d’un modèle numérique 2D, de coupe orthogonale en tournage. Ce travail permet de choisir des solutions de détails pour ce modèle numérique, aussi bien au niveau de la discrétisation et de la partition du maillage qu’au niveau du comportement du matériau usiné sur les aspects cruciaux d’endommagement et d’énergie de rupture. Lors de la deuxième étape ce modèle a été adapté au cas du fraisage de profil en avalant avec un angle d’hélice nul, où la matière susceptible d’être enlevée a une forme en demi lune, constant sur sa largeur, présente une épaisseur continûment variable et tendant vers zéro. Ce travail et les résultats obtenus permettent de distinguer la zone de coupe macroscopique de la zone microscopique à partir de l’épaisseur coupée. L’effet de taille bien connu en micromécanique a ainsi été retrouvé lors de ce passage macro-micro à travers l’influence de l’écrouissage due à la vitesse de déformation du matériau. Le phénomène bien connu expérimentalement de l’augmentation quasi exponentielle de l’énergie spécifique de coupe avec la diminution de l’épaisseur coupée a été étudié en relation avec les divers aspects de cet effet de taille. Pour faciliter l’exploitation et proposer un outil de compréhension physique de l’enlèvement de matière à la communauté scientifique et à l’industrie, dans une troisième étape, le modèle de comportement de « Johnson-Cook » modifié par une approche basée sur le second gradient de déformation a été développé dans ABAQUS®/EXPLICIT sous la forme d’un sous programme (ou sous-routine VUMAT). Finalement, au cours de la quatrième étape, l’application a été complètement développée pour simuler le fraisage de profil en avalant, de l’alliage d’Aluminium A2024-T351. En plus de l’effet de taille interne au copeau, les aspects dynamiques liés au comportement du système usinant ont été pris en compte à travers un modèle multi-échelle nommé « modèle dynamique hybride de coupe (HDC-modèle) » qui combine la rigidité équivalente d'une fraiseuse à grande vitesse (outil, porte-outil, broche, …) au niveau macroscopique avec la mécanique de formation de copeau au niveau mésoscopique. Cette application intégrant à la fois les effets d’échelles a pour but de fournir des données numériques sur la surface usinée qui puissent être comparées à des résultats expérimentaux. Malgré les difficultés de modélisation nous avons tenu à élaborer ce modèle complet car c’est bien la partie microscopique de la coupe en dynamique haute fréquence ou grande vitesse qui génère la surface usinée. Pour finir, des coupes expérimentales ont été exécutées en tournage et en fraisage pour valider les modèles proposés. Les résultats numériques sont ainsi comparés à ceux expérimentaux à chacune des étapes. De manière générale la concordance des résultats est bonne. Il faut cependant noter le grand nombre de paramètres des modèles numériques qui certains d’entre eux peuvent être des paramètres de recalage expérimental. Il apparaît donc que le caractère prédictif du modèle est limité essentiellement par les caractéristiques physiques de la matière usinée. On se retrouve dans la situation purement expérimentale des années 1970-80 qui a vu naître la notion de couple outil-matière (COM). L’approche d’aujourd’hui, à la fois expérimentale et numérique permet cependant de réduire fortement les coûts et de quantifier des phénomènes locaux très intéressants comme par exemple dans notre contribution : La propension à la segmentation et donc à la fragmentation dans certaines conditions de coupe, La longueur du contact copeau, face de coupe, l’amplitude des défauts de la surface usinée due à la dynamique globale
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De, Barros Silvio Romero. "Modèle d'interface pour la simulation du comportement des assemblages collés." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2005. http://www.theses.fr/2005VERS0010.
Full textAbstract:
Les collages sont de plus en plus employés dans l'industrie. Le manque d'outils numériques fiables et efficaces pour la prédiction de la capacité de charge de ce type d'assemblage limite encore leur application. La rupture d'un joint collé est le résultat de l'évolution et de l'interaction de plusieurs process complexes de dégradation dans la couche de colle. Le modèle d'interface endommageable proposé dans cette thèse permet la modélisation de la dégradation du collage pendant toute la phase de chargement. Ce modèle, issu de ceux employés pour la modélisation de la dégradation interlaminaire dans les composites, a été implanté dans le code de calcul industriel CAST3M. Cette implantation a été validée par comparaison avec des approches de type Mécanique Linéaire de la Rupture et avec d'autres types de modèles d'interface endommageable. La difficulté, en utilisant ce type de modèle, est justement l'identification des paramètres mécanique de l'interface. Ces paramètres sont valables uniquement pour la colle, le matériau des substrats et les traitements de surface pour lesquels ils ont été identifiés. Les essais sur les structures collées sont donc pour l'instant indispensables. L'un des objectifs du travail réalisé est l'identification des paramètres. Cette identification est basée sur des mesures acoustiques non destructives des caractéristiques initiales du collage (raideurs) et sur des mesures mécaniques destructives (énergies critiques). L'objectif final de cette étude est d'avoir un outil numérique capable d'apporter la fiabilité et l'efficacité dont l'industrie a besoin pour développer davantage l'utilisation du collage comme méthode d'assemblage structural<br>The use of adhesive in composite and metalic components has become increasingly popular. However, the lack of reliable and effient computational tools for the prediction of the load-carrying capacity of such type of junctions have severely limited their range of application. Failure of adhesively bonded joints is the result of the evolution and interaction of several complex degradation processes in the adhesive layer. The damage interface model proposed in this study allows modelling the joints degradation during all the loading phase. This model, which originates from those employed for the analysis of delamination in composites laminates, has been implemented as a part of the finite element code CAST3M. Its implmentation was validate by comparison with Linear Fracture Mechanics models and width other damaging interface models. The difficulty, by using this type of model, is precisely the identification of the interface mechanical parameters. These parameters are valid only for the adhesive, material and the surface treatments for which they were identified. The tests on the bonded structures are thus essential. In this work, the identification of the interface parameters is based on nondestructive acoustic measures (stiffnesses) and on destructive mechanical measures (critical energies). The idenfication procedure is validated by the study of other geommetric configurations of a bonded joint. The aim of this work is to have a numerical tool able to bring the reliability and the effectiveness that the industry needs to develop the use of adhesive joints as a method of structural assembly
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Dang-Hoang, Thong. "Rupture et endommagement d’un assemblage boulonné : approche expérimentale et simulation numérique." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10066/document.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l’étude de la rupture et de l’endommagement d’un assemblage boulonné constitué de tôles minces en alliage d’aluminium 6082 T6, d’épaisseur e=2 mm, en simple recouvrement. Plusieurs configurations d’assemblages (nombre et disposition des fixations) sont étudiées dans le cas de sollicitations monotones, en analysant les effets de bord. L’influence du couple de serrage et du jeu fonctionnel sera pris en compte pour l’étude du comportement global de la liaison. Une approche expérimentale a été mise en oeuvre pour analyser la chronologie des mécanismes d’endommagement en utilisant simultanément la technique d’émission acoustique (EA) et la mesure des champs par corrélation d’images digitales (CID). La technique EA a permis de suivre les évolutions des activités acoustiques avec une technique de localisation planaire en permettant de mieux cerner l’amorçage et la propagation des fissures. La technique CID confirme les scénarios d’endommagement en évaluant le champ des déformations en tout point au voisinage de la fixation. La simulation numérique par éléments finis a été utilisée afin de prédire le comportement global de ces assemblages. Les calculs sont réalisés en 3D en utilisant des éléments solides et des éléments coques et sont entrepris aussi bien en élastoplasticité sans endommagement qu’avec endommagement. La prédiction de l’endommagement a été correctement réalisée en utilisant deux modélisations : une modélisation découplée selon le modèle de Latham et Cockroft et une modélisation couplée basée sur le modèle de Gurson modifié<br>This study focuses on the study of fracture and damage of a bolted assembly made up of thin sheets of aluminum alloy 6082 T6, thickness e= 2 millimeters, in single recovery. Several configurations of assemblies (number and arrangement of fasteners) are studied in monotonous solicitations, analyzing the effects of board. The influence of torque and clearance will be considered for the study of the behavior of the link. An experimental approach was implemented to analyze the sequence of damage mechanisms simultaneously using the technique of acoustic emission (AE) and measurement of fields by digital image correlation (DIC). EA Technology has tracked the evolution of acoustic activities by planar localization to better identify the initiation and propagation of cracks. The DIC technique confirms the damage scenarios evaluating, the deformation field at any point near the fastener. The finite element technique was used to predict the overall behavior of these assemblies. The calculations are performed in a 3D computer code using solid elements, shell elements and and are undertaken both in élastoplasticité without and with damage. The prediction of damage has been done using two models : modeling decoupled depending on the model of Latham and Cockroft and coupled modeling based on the model of Gurson modified
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Turbatte, Jean-Christophe. "Étude par simulation numérique du dommage d'irradiation dans les alliages fer - cuivre." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10243.
Full textAbstract:
Les aciers de cuve des reacteurs nucleaires se fragilisent sous l'effet de l'irradiation neutronique. Afin de comprendre l'origine du phenomene de nombreuses etudes experimentales ont ete menees pour caracteriser le dommage d'irradiation dans ces aciers. Quatre defauts ont ainsi ete identifies : des amas de defauts ponctuels, des complexes cuivre-lacunes, des atmospheres d'atomes de cuivre et des precipites tres riches en cuivre. Les travaux experimentaux n'ont cependant pas permis de caracteriser la structure de ces defauts et de comprendre les mecanismes a l'origine de leur formation. Afin d'apporter des elements de reponses sur ces points, nous avons entrepris un travail de simulation numerique (dynamique moleculaire et monte carlo). Les simulations ont ete effectuees dans du fer pur et des alliages binaires de type fer-cuivre. A cette fin, nous avons notamment adapte un potentiel interatomique utilise pour decrire le fer pur et construit un potentiel capable de reproduire les interactions entre les atomes de cuivre et fer. Le travail effectue a notamment permis de confirmer l'existence des quatre types de defauts pris en compte, de caracteriser leur structure et de cerner les conditions favorisant leur formation : - les amas d'atomes de solute contiennent une quantite importante de lacunes et se forment dans le cur des cascades de deplacements produites par des pka ayant une energie superieure a 15kev. - les precipites riches en cuivre n'apparaissent que dans des alliages ayant une teneur en cuivre superieure a environ 0,1%. Leur formation resulte d'un phenomene de precipitation acceleree par l'irradiation. - les complexes cuivre-lacunes peuvent etre decrits comme etant un amas de quatre lacunes accroche a un atome de cuivre. - une partie des amas de defauts ponctuels se forment dans le cur des cascades de deplacements. Les autres resultent de l'agglomeration par diffusion des defauts libres.
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Benameur, Fouad. "Modélisation thermo-mécanique de la coulée sous pression en fonderie." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD885.
Full textAbstract:
Actuellement, le procédé de l'injection sous pression en fonderie est en pleine expansion. Il permet la production d'objets en très grande série. L'injection sous pression consiste à injecter un métal liquide dans un moule permanent sous l'effet d'une pression élevée. Jusqu'à ces dernières décennies, ce procédé était essentiellement basé sur l'empirisme. L'outil de simulation numérique, issu de l'évolution informatique, s'est avéré indispensable, à la rationalisation du procédé, notamment à la conception d'outils de production. Ce travail s'inscrit dans cet esprit. Il consiste à proposer à l'industriel une solution pour parfaire le procédé de l'injection sous pression en particulier l'augmentation la durée de vie des empreintes (partie de moule). Pour atteindre cet objectif, notre démarche s'articule autour de deux axes principaux. A - Définir des causes de défectuosités du procédé : faire l'inventaire du procédé tel qu'il est pratiqué actuellement s'avère nécessaire pour deux raisons : 1- dégager les phases essentielles du procédé ; 2 - identifier les causes des détériorations. B - Apporter des éléments de réponse pour améliorer le procédé. Pour cela, nous avançons deux idées : 1 - la modélisation numérique par éléments finis qui tient compte : I- des spécificités de l'injection sous pression - la géométrie variable durant un cycle ; - l'aspect cyclique ; - l'identification des conditions aux limites. II - des phénomènes physiques de l'injection sous pression : - la modélisation thermique ; - la modélisation mécanique ; - l'évaluation de l'endommagement. 2 - l'élaboration d'une expérience de mesure de températures des moules permettant - d'établir une corrélation entre les mesures expérimentales et le calcul numérique ; - fournir à l'industriel un outil pratique pour maitriser l'équilibre thermique du moule.
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Depoorter, Nicolas. "Développement de méthodes de simulation pour l'analyse du comportement aux dommages de résines époxydes." Valenciennes, 2005. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/3e942ed0-5c1f-41f5-bd33-d3f1daea5985.
Full textAbstract:
La demande de produits de haut de gamme est chaque jour plus élevée. C'est pourquoi il est plus que jamais important d'être capable de prédire la détérioration dans les conditions de service. L'attention de ce travail est portée sur une résine époxy renforcée utilisée pour l'encapsulation de composants électroniques avec comme but l'étude de la durée de vie de ce produit à l'aide de la mécanique de l'endommagement. A cette fin, des expériences de fatigue oligo- cyclique pilotées en déformation ont été réalisées et une méthode d'extraction de l'endommagement grâce à l'hystérésis contrainte- déformation est proposée. Les tests ont été réalisés sur un matériau recuit, afin d'éliminer les effets de vieillissements activés thermiquement. La durée de vie des expériences a été analysée en utilisant la distribution de Weibull, et dans le but de mieux la connaître, des analyses Bootstrap ont été faites. Grâce à cet outil puissant, il est possible de construire un intervalle de confiance à 90%, ce qui donne bien plus d'informations sur l'incertitude de la durée de vie. D'un autre côté, ces expériences de fatigue ont été simulées avec une loi de comportement linéaire viscoélastique endommagé. Trois modèles d'endommagement sont suggérés et sont basés sur un modèle d'endommagement viscoplastique proposé par Lemaitre. Si l'identification des paramètres des modèles avec des expériences est préférable, une méthode innovatrice a été utilisée dans ce travail. En effet le Plan d'Expérience (DoE) fournit une étude systématique de l'influence des paramètres des modèles sur l'endommagement ce qui permet de déterminer le meilleur modèle pour ajuster les expériences<br>The demand for high-ends product is continuously rising. Therefore, it is more than ever important to be able to predict the deterioration under service conditions. The focus of this work lies on a toughened epoxy resin used for electronic packaging with the scope of investigating the lifetime of this material with the help of continuum damage mechanics. For this purpose, strain- controlled fatigue experiments at several temperatures were performed, and a method to extract damage from the strain- stress hysteresis curve is suggested. Tests were performed on annealed samples in order to minimize thermally activated ageing effects. The lifetime of the experiments was analyzed via Weibull analysis, and in order to determine the uncertainty, the bootstrap method was applied. Thanks to this powerful tool, it is possible to calculate a 90% confidence interval, which gives more information on the uncertainty of the lifetime. Further, the fatigue experiments were simulated with a linear viscoelastic damaged model. Three damage models are suggested which are based on a viscoplastic damage model proposed by Lemaitre. In order to identify the model parameter is by reverse engineering, an innovative method has been used in this work. Indeed, the Design of Experiment (DoE) provides a systematic study of the influence of the model parameters on the damage variable. Hence, it was possible to determine the best model to fit the experiments
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Liu, Weijie. "Advanced modelling for sheet metal forming under high temperature." Thesis, Troyes, 2017. http://www.theses.fr/2017TROY0019/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est de proposer deux approches complémentaires de modélisation et de simulation numériques des procédés de mise en forme de structures minces. La première est une approche inverse multi-pas, délibérément simplifiée, pour simuler et "optimiser" rapidement et à moindre coût des procédés d’emboutissage de tôles minces, tout en maintenant une bonne précision dans le calcul des contraintes. Un solveur statique implicite est développé en introduisant plusieurs configurations intermédiaires construites efficacement en utilisant une technique de programmation quadratique avec projection. La deuxième approche, de nature incrémentale, repose sur (i) une formulation d’équations de bilan et d’équations de comportement multi-physiques fortement couplés formulées dans le cadre des milieux micromorphes ; (ii) une discrétisation spatiale par EF et temporelle par DF avec un solveur global dynamique explicite et une intégration locale itérative implicite. Une attention particulière est accordée aux aspects thermiques avec l’introduction d’une microtempérature et ses premiers gradients conduisant à l’obtention de deux équations thermiques fortement couplées généralisant de nombreux modèles non locaux proposés dans la littérature. L'approche inverse multi-pas a été implémentée dans le code maison KMAS et l’approche incrémentale non locale a été implémentée dans ABAQUS/Explicit. Des études paramétriques sont menées et des validations sur des exemples simples et sur des procédés d’emboutissage sont réalisées<br>The aim of this thesis is to propose two complementary approaches for modeling and numerical simulations of thin sheet metal forming processes. The first one is a deliberately simplified multi-step inverse approach to simulate and "optimize" rapidly and inexpensively thin-sheet stamping processes while maintaining good accuracy in the stress calculation. An implicit static solver is developed by introducing several efficiently constructed intermediate configurations using a quadratic programming technique with projection. The second approach, which is of an incremental nature, is based on (i) a formulation of equilibrium equations and strongly coupled multiphysical behavior equations formulated in the context of micromorphic continua; (ii) spatial discretization by FEM and time discretization by FD with an explicit dynamic global solver and implicit iterative local integration scheme. Particular attention is paid to the nonlocal thermal aspects with the introduction of a micro-temperature and its first gradients leading to two strongly coupled thermal equations generalizing several thermal nonlocal models proposed in the literature. The multi-step inverse approach was implemented in the KMAS in house code while the nonlocal incremental approach was implemented in ABAQUS/Explicit. Parametric studies are performed and validations are carried out on simple examples and on deep drawing processes
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Mohamad-Hussein, Assef. "Modélisation du comportement mécanique des géomatériaux semi-fragiles soumis à des sollicitations mécaniques et à la dégradation chimique." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-Mohamad_Hussein.pdf.
Full textAbstract:
Dans cette étude, on aborde la modélisation du comportement mécanique des géomatériaux semi fragiles soumis à des chargements mécaniques et à la dégradation chimique. Un cadre général de modélisation est d'abord proposé pour décrire le comportement élastoplastique couplé à l'endommagement mécanique et chimique. Après une courte synthèse des données expérimentales sur quelques matériaux représentatifs (roche et béton), un modèle spécifique est ensuite élaboré pour la description du comportement mécanique de ces matériaux. Après l'identification des paramètres, des essais en laboratoire sous différents chemins de sollicitations ont été modélisés. Le modèle proposé semble décrire correctement les principales réponses mécaniques des matériaux. Afin de décrire le comportement post-localisation en vue de l'analyse du processus de rupture des structures, nous avons proposé une extension du modèle on y introduisant une formulation non locale de l'endommagement. La pertinence de cette approche est illustrée à travers différents cas représentatifs. L'approche non locale permet de corriger la dépendance du maillage et de maîtriser le processus de rupture par bande de localisation. La deuxième partie du travail porte sur la modélisation de l'endommagement chimique par lixiviation des matériaux cimentaires. Un modèle phénoménologique chimique est d'abord précisé permettant de définir le processus de l'endommagement chimique dépendant de la dissolution du squelette solide et de la diffusion des ions calcium dans le fluide interstitiel. Un modèle élastoplastique couplé à l'endommagement chimique est ensuite mis en place et appliqué à la dégradation chimique d'une pâte de ciment sur des chemins découplés et couplés. Des comportements spécifiques de la pâte de ciment tels que l'effondrement des pores et la déformation de fluage sont pris en compte. Les comparaisons entre les simulations numériques et les données expérimentales ont montré la capacité du modèle proposé pour la description du couplage hydromécanique et chimique.
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Rolland, Gilles. "Élaboration et étude de l'endommagement de dépôts composites obtenus par projection dynamique par gaz froid ("cold spray") : application aux contacts électriques." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00584319.
Full textAbstract:
Les contacts électriques, utilisés dans les contacteurs et les disjoncteurs, sont des composants fortement sollicités dont le comportement influence la durée de vie des appareils. Les pastilles de contacts électriques, en matériaux composites à matrice d'argent, sont actuellement élaborées par des opérations classiques de métallurgie des poudres avant d'être assemblées par soudage sur des supports contacts. Un procédé envisagé pour le remplacement de la méthode classique d'élaboration est celui de la projection dynamique par gaz froid communément appelé cold spray. Dans ce procédé, des particules de poudre sont accélérées au moyen d'une tuyère de Laval avant d'aller s'écraser sur un substrat en formant un dépôt par empilement. L'objectif de ce travail est de démontrer le potentiel de ce procédé pour la réalisation de contacts électriques. La démarche retenue s'appuie sur le triplet élaboration, caractérisation et simulation numérique. La souplesse du procédé cold spray a rendu possible l'élaboration d'une large gamme de microstructures composites en ayant optimisé au préalable la projection de la matrice d'argent. La caractérisation de ces microstructures a été menée à différentes échelles, notamment fine pour quantifier la porosité par microtomographie et très fine pour élucider les mécanismes interfaciaux d'adhésion et de déformation survenant lors de l'impact par microscopie électronique en transmission. Ces investigations poussées sont nécessaires pour comprendre le comportement de la matrice d'argent dans un premier temps. Les dépôts composites font l'objet d'études complémentaires, les données disponibles dans la bibliographie étant rares. D'un point de vue plus macroscopique, les microstructures ont été éprouvées par des moyens d'essais classiques ou développés pour les besoins de cette étude en s'appuyant notamment sur les effets engendrés par une impulsion laser. Parallèlement, des calculs par éléments finis ont permis de mieux comprendre les phénomènes induits par un tir laser et donc, par extension, par un arc électrique. Pour compléter cette démarche, une simulation numérique originale basée sur un modèle d'empilement faisant appel à la morphologie mathématique propose de relier microstructure réelle et microstructure simulée, le but étant de prévoir la morphologie d'une microstructure uniquement à partir de la caractérisation de quelques particules. L'ensemble des résultats obtenus a permis d'identifier les facteurs dont dépendent les propriétés d'un dépôt (granulométrie des poudres, taille de grains,...) et ainsi de choisir des microstructures en vue de la réalisation de contacts électriques. L'endurance de prototypes de contacts fabriqués par cold spray a été déterminée sur banc d'essais de contacteurs industriels. Elle a été montrée comme largement compétitive avec celle des contacts industriels actuels réalisés par métallurgie des poudres classiques.
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Hamel, Vincent. "Contribution à l'étude de l'assemblage par clinchage : aspects numériques et expérimentaux." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1156.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'étude expérimentale et numérique du procédé d'assemblage par clinchage, qui agit par déformation à froid de tôles entre un poinçon et une matrice. Un logiciel de simulation métier est développé. La résolution de la formulation Lagrangienne actualisée est basée sur le schéma statique explicite. L'intégration de la loi de comportement élasto plastique de Prandtl Reuss et de la loi d'endommagement basée sur le potentiel de Gurson, est réalisée à l'aide du schéma explicite de Runge Kutta. Le contact et le frottement décrit par la loi de Coulomb sont pris en compte par la méthode de pénalité. La précision des résultats est améliorée par l'utilisation de techniques de remaillage automatique. Le transfert de champs est réalisé par approximation diffuse. L'évaluation par notre approche, de la géométrie finale du point clinché et de l'effort de mise en forme, est validée par comparaison avec des mesures expérimentales et des résultats numériques calculés avec la méthode statique implicite. Les influences du comportement mécanique des matériaux, du frottement ainsi que de la géométrie des outils sont évaluées numériquement et expérimentalement. Le mode de rupture pouvant se produire lors de la mise en forme est observé expérimentalement pour différentes géométries et matériaux. Le modèle permet de reproduire l'apparition de la striction menant à la rupture par instabilité plastique. Un critère numérique de rupture est alors proposé. La méthode de résolution employée est rapide et ne rencontre pas de problèmes de convergence. Elle permet d'évaluer l'ensemble des outils utilisables pour former correctement des points clinchés variés, mis en œuvre avec des matrices de forme TOX ou des matrices à parois mobiles.
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Lambert, Yvan. "Étude de l'endommagement en pointe de fissure dans le cas de la fissuration en plasticité non confinée." Compiègne, 1986. http://www.theses.fr/1986COMPI230.
Full text
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Bezzina, Smail. "Modélisation théorique et numérique du procédé de découpage des tôles." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD874.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est la modélisation théorique et numérique du procédé de découpage des tôles. Cette opération de mise en forme fait intervenir plusieurs types de non linéarités telles que : - les grandes déformations élastoplastiques. - l'endommagement - le contact-frottement. L'approche retenue dans la présente étude utilise le couplage entre ces différentes non linéarités. En particulier le couplage élastoplasticité-endommagement conduit à une description de la dégradation continue des propriétés mécaniques du matériau jusqu'à la découpe totale de la tôle. Le mémoire est partagé en deux grandes parties. La première partie débute par une description du procédé de découpage des tôles suivie d'une présentation détaillée de plusieurs modèles de comportement d'inélasticité (élastoplasticité ou élastoviscoplasticité) couplés à l'endommagement isotrope. L'approximation numérique du problème couplé utilise la méthode des éléments finis dans le cadre des transformations finies incluant les techniques numériques d'intégration des lois de comportement. La deuxième partie est réservée aux applications. On commence par des tests de validation des lois de comportement ainsi qu'une comparaison des algorithmes d'intégration. Dans une seconde étape on présente des applications de calcul des structures par ordre croissant de difficultés incluant la simulation numérique du procédé industriel de découpage des tôles.
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Leopold, Gaëlle. "INFLUENCE DES DEFAUTS DE FONDERIE SUR LA TENUE EN FATIGUE D'UN ALLIAGE DE TITANE MOULE." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure de mécanique et d'Aérotechnique - Poitiers, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00671061.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur l'influence des défauts de fonderie sur la tenue en fatigue du Ti 6-4 moulé. L'objectif est de produire des données expérimentales en fatigue afin de quantifier l'impact des défauts liés au procédé de moulage à la cire perdue et d'identifier les mécanismes d'endommagement. Après la détermination d'une éprouvette représentative des pièces réelles, la première partie de l'étude expérimentale est menée sur des défauts sphériques artificiels de surface. Dans une seconde partie, des piqûres, retassures et inclusions de céramique sont étudiées. On montre que le Ti 6-4 moulé est un matériau tolérant aux défauts de type piqûre. On montre aussi que pour des durées de vie de 105 cycles les parts d'amorçage et de propagation sont équivalentes quand la fissure s'amorce à partir d'un défaut. Les retassures induisent un abattement en contrainte de 50% et les inclusions un abattement de 30 à 50% : la taille n'est pas le seul paramètre important. Le second objectif est de développer un outil numérique capable de prendre en compte explicitement le défaut. Un critère de fatigue multiaxial basé sur la distribution des contraintes autour du défaut est utilisé. Une discussion est menée sur les grandeurs pertinentes permettant de traduire l'influence d'un défaut selon son type et sa taille. L'application du critère implanté par voie analytique et en élasticité linéaire donne de bons résultats. Grâce aux défauts naturels, on montre qu'il est nécessaire de capter leur nature à l'aide d'un paramètre qui représente leur taille admissible. Le critère proposé permet de calculer des courbes S-N pour tout type de chargement et toute taille de défaut.
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Lestriez, Philippe. "Modélisation numérique du couplage thermo-mécanique-endommagement en transformations finies : application à la mise en forme." Phd thesis, Université de Technologie de Troyes, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005309.
Full textAbstract:
Ce travail a pour but la mise au point d'une méthodologie de formage virtuel qui consiste à simuler numériquement tous procédés de mise en forme de pièces minces ou massives avec la prise en compte d'un couplage thermo-mécanique-endommagement. Ceci permettra de prévoir l'apparition de l'endommagement ductile au cours du formage des pièces. On pourra ainsi agir sur les paramètres technologiques pertinents du procédé afin soit de retarder cet endommagement pour obtenir des pièces saines, soit au contraire de favoriser celui-ci afin de simuler des opérations de coupe. Une formulation théorique générale du couplage "fort" thermo-élasto-visco-plastique-endommagement est introduite, prenant en compte une loi d'évolution de l'endommagement ductile isotrope. Sur le plan numérique, un soin particulier a été apporté à l'intégration locale des équations d'évolution couplées. Pour résoudre le système global couplé, deux schémas ont été utilisés : (1) un schéma itératif statique implicite associé au calcul analytique de la matrice tangente consistante, (2) un schéma dynamique explicite associé à un contrôle automatique du pas de temps. Une procédure de remaillage adaptatif en grandes déformations a été utilisée en connexion avec le code de calcul par éléments finis ABAQUS. Après une validation sur des essais de traction, une large gamme de procédés, dont certains sont issus de l'industrie, tels que le découpage de tôle, la compression de cylindres, la coupe orthogonale par enlèvement de copeaux,... est présentée et comparée avec des essais expérimentaux quand cela est possible. La capacité de cette méthodologie de formage virtuel à prédire correctement l'initiation et la propagation de l'endommagement en mise en forme est clairement démontrée.
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Bary, Benoît. "Étude du couplage hydraulique-mécanique dans le béton endommagé." Cachan, Ecole normale supérieure, 1996. http://www.theses.fr/1996DENS0022.
Full textAbstract:
Les travaux effectues dans le cadre de la thèse portent sur l'étude du couplage hydromécanique dans le béton, avec pour objectif une application au calcul prédictif du comportement des barrages. L'approche proposée est basée sur la mécanique des milieux poreux saturés couplée à la mécanique de l'endommagement anisotrope. Sont ainsi pris en compte les transferts de fluide sous pression, les phénomènes de dégradation orientée de la matrice, et les répercussions de cet endommagement sur les paramètres de couplage hydromécaniques. Une procédure expérimentale autorisant le pilotage simultané de la pression interstitielle et des contraintes va permettre l'identification des paramètres introduits dans le modèle. Les évolutions de ces paramètres sont alors simulées et comparées à d'autres approches proposées pour ce type de problème. L'implantation numérique du modèle ainsi identifié est réalisée dans le code de calcul par éléments finis Castem 2000. Une méthode de régularisation du problème de localisation des déformations est mise en œuvre avec succès pour le modèle d'endommagement. Une simulation d'un essai de fissuration hydraulique sur une structure pré-entaillée est alors effectuée, et prouve que le caractère dégradable des paramètres hydromécaniques influence fortement la réponse post-pic. On procède ensuite a la simulation du comportement d'un barrage poids soumis a une crue. Les résultats produits permettent de retrouver les principaux aspects mis en évidence sur ouvrages réels
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Mesmacque, Alexandre. "Étude de l'endommagement des polymères en transport pneumatique." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2005/50376-2005-326.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude a pour objectif d'identifier les paramètres responsables de l'endommagement des polymères en transport pneumatique et de comparer les mécanismes d'endommagement mis en jeu pour différents polymères. Le choix des dispositifs expérimentaux s'est porté sur les deux tests suivants: un test à échelle industrielle, id est une boucle de transport pneumatique, un test à échelle de laboratoire. Les essais sur la boucle de transport pneumatique ont été réalisés suivant deux procédures différentes. . . Les résultats illustrent l'influence des caractéristiques mécaniques des polymères sur les taux d'endommagement obtenus et l'influence des paramètres de transport pneumatique sur la génération de débris. Les essais sur la machine test d'endommagement ont été réalisés sur deux polymères: le polypropylène et le polystyrène. L'étude de l'effet des paramètres opératoires a montré l'influence du phénomène de fatigue sur l'endommagement des granulés mais également l'importance de la rugosité de la paroi impactée. Une analyse qualitative des débris obtenus pour ces deux tests nous permis d'identifier et de séparer les influences des vitesses normales et tangentielles d'impact sur les comportements mis en jeu lors de l'endommagement des granulés plastiques, ainsi que le rôle des caractéristiques mécaniques et morphologiques.
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Rouabhi, Ahmed. "Comportement et fragmentation dynamiques des matériaux quasi-fragiles." Paris, ENMP, 2004. http://www.theses.fr/2004ENMP1223.
Full text
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Hu, Dawei. "Contribution à l’étude du comportement mécanique et hydromécanique d’une roche endommagée." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10150/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée aux études expérimentales et numériques du comportement mécanique et poromécanique et de l’évolution de la perméabilité du grès en prenant en compte l’anisotropie du matériau. Après une analyse par la microscopie électronique à balayage (MEB) et les rayons X, les échantillons sont utilisés pour réaliser des essais de compression hydrostatique et de compression triaxiale sous différentes pressions de confinement. Les évolutions des coefficients de Biot et de la perméabilité sont mesurées respectivement et étudiées en prenant en compte le comportement mécanique. Un modèle élastoplastique couplé à l’endommagement en se basant sur l'approche discrète est proposé et appliqué aux grés secs. Les essais en compression sont simulés, l’évolution et la distribution de la variable d’endommagement et de l’écrouissage plastique sont analysées. Le modèle proposé est validé de nouveau par les simulations des essais réalisés (y compris le comportement mécanique, les coefficients de Biot et la perméabilité) sur des échantillons saturés. Une très bonne concordance est obtenue entre les prédictions et les données expérimentales. Enfin, on développe un modèle anisotropique poroplastique couplé avec l’endommagement afin de décrire les propriétés poromécaniques du grès saturé. Le modèle proposé est appliqué pour décrire le comportement du matériau dans les essais triaxiaux en condition non-drainée, et dans les essais triaxiaux en appliquant une pression interstitielle. En général, la aussi nous obtenons une bonne concordance entre modélisation et expérimentation<br>This thesis presents the laboratory and numerical investigations on anisotropic mechanical, poromechanical and fluid transport behavior of sandstone. After the X-ray and SEM tests, the samples were stressed under triaxial loading to study the initial and stress-induced mechanical behavior. The evolution of anisotropic Biot’s coefficients and axial permeability are also investigated and related to mechanical behavior. A plastic damage model is presented based on discrete approach. The proposed model is applied to simulate the mechanical behavior of dry sandstone under different loading conditions, the evolution and distribution of damage variable and plastic hardening variable are also discussed. Furthermore, the proposed model is applied to simulate the previous experimental results (including mechanical behavior, Biot's coefficients and permeability) of saturated sandstones. The comparisons between the numerical result and test data show a good performance of the present model. Finally, an anisotropic poroplastic damage model is developed to describe the poromechanical behavior of saturated sandstone. The comparisons between numerical simulation and experimental data is given for the triaxial compression tests under drained and undrained condition, the tests of strain response to pore pressure increment is also simulated, a good accordance is obtained
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Lin, Jian. "Modélisation numérique de l’endommagement des matériaux poreux ductiles et application aux géomatériaux." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10143/document.
Full textAbstract:
Cette étude est consacrée à la modélisation numérique de l'endommagement pour des matériaux poreux ductiles et à des applications aux géomatériaux. On rappelle et analyse d'abord au chapitre 1 différentes approches d'endommagement pour la classe de matériaux étudiés. L'implantation numérique du modèle basé sur un critère macroscopique de type Gurson, récemment proposé par Monchiet et al.(2007) est effectué au chapitre 2. La bonne performance de ce nouveau modèle est vérifiée en comparant ses prédictions numériques à celles d'autres modèles de type Gurson. Dans le chapitre 3, les modélisations numériques sont étendues aux géomatériaux en implantant dans un code éléments finis un nouveau modèle formulé sur la base du critère de Guo et al.(2008) qui prend en compte de la compressibilité de la matrice. L'adéquation du modèle développé aux géomatériaux est démontrée à travers l'étude du comportement d'une craie. L'implantation numérique et l'analyse du modèle basé sur une version anisotrope du critère proposé par Monchiet et al.(2007) sont présentées au chapitre 4. Les résultats numériques issus de cette implantation sont discutés en les comparant aux ceux des autres modèles existants. Ils apparaissent tout à fait satisfaisants<br>This study is devoted to the numerical modeling of damage for ductile porous materials and its applications to geomaterials. We first recall and analyze in chapter 1 different approaches of ductile damage. We then propose in chapter 2 a model based on the isotropic Gurson-type macroscopic criterion established by Monchietet al.(2007). This model is implemented numerically in ABAQUS Finite Element software. The good performance of this new model is checked by comparing its numerical predictions with the ones provided by other Gurson-type models. In chapter 3, numerical modelings are performed for geomaterials by implementing an appropriate model (based on Guo et al.(2008) criterion) in ABAQUS. The adequacy of the considered model to geomaterials is demonstrated through the study of a chalk. The numerical implementation and analysis of an anisotropic model based on the anisotropic version of the criterion proposed by Monchiet et al.(2007) are presented in chapter 4. The numerical results derived from this implementation are discussed with the results of others existing models. They appear to be quite satisfactory
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Jia, Yun. "Contribution à la modélisation thermo-hydro-mécanique des roches partiellement saturées : application au stockage des déchets radioactifs." Lille 1, 2006. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/bf9141e8-50b7-4681-a346-3bfb1c214d7c.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous présentons la modélisation thermo-hydro-mécanique des roches partiellement saturées, particulièrement l'application dans le cadre du projet de stockage de déchets radioactifs. En France, un laboratoire souterrain de recherche est en cours de construction dans une roche argileuse (l' argilite de Meuse Haute Marne). Les observations expérimentales ont mise en évidence deux mécanismes importants : d'une part des déformations plastiques importantes et d'autre part une évolution des caractéristiques élastiques liée à un endommagement. De plus, le comportement du matériau est fortement influencé par sa teneur en eau. En ce basant sur les résultats expérimentaux, nous proposons un modèle élastoplastique couplé à l'endommagement isotrope pour les roches partiellement saturées. De plus, les déformations viscoplastiques ont également été incorporées dans le modèle proposé. Un modèle unifié est alors proposé pour les roches partiellement saturées. Pour valider le modèle, plusieurs simulations ont été effectuées. Dans un premier temps une validation sur essai homogène pour diverses conditions et chemins de contraintes et différents degrés de saturation en eau, est réalisée. Puis une validation plus poussée de ce modèle à été réalisée dans le cadre d'applications à différentes expérimentations in situ (l'expérimentation hydro-mécanique MODEX-REP et thermo-hydro-mécanique HE-D). Dans le cadre de ces expérimentations les roches sont soumises à des sollicitations d'origines diverses et fortement couplées. Une bonne concordance est obtenue entre mesures in situ et résultats numériques permettant une validation du modèle proposé.
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Abisset, Emmanuelle. "Un mésomodèle d’endommagement des composites stratifiés pour le virtual testing : identification et validation." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2012. http://www.theses.fr/2012DENS0035/document.
Full textAbstract:
Afin de fiabiliser la démarche de conception par simulation numérique des structures en composites stratifiés, l’industrie a besoin de modèles matériau dédiés pertinents et de code de calcul robustes. L’objectif de ce travail est de répondre à une partie de ces besoins : valider un mésomodèle d’endommagement des stratifiés, celui développé au LMT Cachan, pour le virtual testing. Une démarche de validation est proposée, basée sur le suivi de l’évolution des mécanismes de dégradation dans le matériau jusqu’à la rupture de l’éprouvette. Elle est ensuite appliquée au modèle sur des essais de tractions sur plaques trouées et d’indentation statique, avec études des effets d’échelle. Le premier cas test montre la capacité du modèle à reproduire le changement de mode de rupture, d’une rupture dominée par la rupture des fibres à celle dominée par le délaminage, mais souligne aussi une certaine faiblesse pour la représentation des zones d’endommagement localisées (splits). Une étude complémentaire, axée sur les mécanismes de fissuration transverse, de délaminage et de leur couplage, permet de corriger en partie le modèle et d’améliorer la compréhension du rôle de ces mécanismes dans la rupture des structures. Pour l’étude de l’indentation, une campagne expérimentale complète est construite et réalisée en collaboration avec le laboratoire ACCIS de Bristol. Elle met en évidence des évolutions de l’endommagement différentes selon l’épaisseur de la plaque, principalement en terme de délaminage. Les premières simulations réalisées montrent une capacité relative du modèle à reproduire l’apparition des dégradations mais aussi des limites numériques du code éléments finis utilisés<br>In order to provide reliable numerical simulations for the design of composite structures, both accurate, physically based material models and high performance numerical codes are necessary. The aim of this thesis is to validate one of these models: the LMT damage mesomodel for laminated composites. A new validation process, based on the evolution of the degradation mechanisms in the material up to failure, is defined. This approach is then applied on two chosen test cases: open-hole tensile tests and static indentation tests, focusing on the scaling effects. The first test case highlights the model capabilities to mirror the failure mode change with ply thickness: from a fiber breaking dominated failure to a delamination dominated one. Nevertheless, it also underlines one of the model weaknesses: the bad representation of localised damage such as splits. A study of the transverse cracking, the delamination and their interaction allow to improve the capabilities of the model and to understand in depth the role of these mechanisms in the structure failure. Concerning the static indentation, a complete experimental campaign was built and performed in collaboration with the ACCIS laboratory in Bristol. It brings out different damage evolution depending on plate thickness that can be used to validate the model. The first simulations performed show that the model does not manage to mirror all the experimental observations, and underline numerical limitations of the finite elements code used
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Lescoute, Emilien. "Etude de la fragmentation dynamique de métaux sous choc laser." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00565028.
Full textAbstract:
L'irradiation d'un matériau métallique par une impulsion laser de forte puissance provoque la sublimation d'une fine couche de matière, transformée en plasma, dont la détente induit une onde de choc à l'intérieur de ce matériau. Dans certaines conditions, ce chargement peut conduire à la production de fragments, solides ou liquides, qui sont éjectés à des vitesses élevées, et sont alors susceptibles d'endommager l'environnement proche, notamment les équipements optiques (lentilles, miroirs, hublots, etc.). Avec l'avènement des installations laser de haute énergie destinées à réaliser la fusion thermonucléaire par confinemenet inertiel, comme le Laser MégaJoule en France ou le National Ignition Facility aux Etats-Unis, l'éjection des débris issus d'une cible métallique soumise à une irradiation laser intense est devenue un problème crucial. Ainsi, il est essentiel pour ces deux projets de comprendre les processus de fragmentation induits par choc laser, de caractériser les fragments produits et leurs propriétés balistiques, et de développer des modèles prédictifs afin de pouvoir prévoir les protections adéquates, de dimensionner les expériences, et préserver les installations laser. Les principaux processus de fragmentation qui peuvent survenir dans une cible soumise à un choc laser et générer des fragments à hautes vitesses sont : (i) l'éjection de jets micrométriques, ou microjetting, qui se produit lorsqu'une onde de compression intense débouche sur une surface libre rugueuse, (ii) l'écaillage, qui est dû à une traction dynamique induite par l'interaction entre des ondes de détente au sein de la cible, et (iii) la rupture par perforation, qui résulte d'un effet de poinçon dynamique dans une cible de faible épaisseur. Des campagnes expérimentales ont été menées sur les grandes installations laser du Centre d'Études Scientifiques et Techniques d'Aquitaine (CEA/CESTA) et du Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses (LULI / École Polytechnique) pour caractériser ces processus et évaluer les influences des principaux paramètres expérimentaux. Ces expériences ont principalement porté sur deux matériaux : l'aluminium et l'or. Plusieurs diagnostics complémentaires ont été développés et utilisés au cours de ces campagnes : visualisation transverse ultra-rapide, mesures de vitesses résolues en temps par interférométrie, récupération des éjectas dans des collecteurs de faible densité, analyse de ces éjectas par micro-tomographie. Les résultats expérimentaux ont été comparés avec les prédictions numériques du code hydrodynamique bi-dimensionnel CHIC, qui prend en compte l'interaction laser-matière et la propagation des ondes de pression. Un modèle numérique de fragmentation a été implémenté dans ce code au cours de cette thèse. La capacité de cet outil à simuler la fragmentation dynamique des cibles sous choc laser a pu être testée.
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Canel, Vincent. "Suivi acoustique de l'endommagement de matériaux granulaires cimentés : expériences et simulations." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2021. http://www.theses.fr/2021GRALU001.
Full textAbstract:
L’endommagement et la cohésion des roches qui en résulte contrôlent le glissement et la nucléation des séismes. Ce phénomène n’étant pas bien compris, nous nous intéressons à l’interaction entre la friction au niveau de la faille et l’endommagement en volume environnant. Le principal objectif de cette thèse est d’analyser conjointement les données obtenues à l’échelle macroscopique lors d’expériences analogiques contrôlées en laboratoire et les résultats de modèles numériques donnant accès à des échelles inférieures.Les travaux réalisés lors de cette thèse s’articulent autour de trois expériences mécaniques menées sur deux types d’échantillon granulaire cimenté. Ces échantillons, initialement cohésifs, sont formés de billes de verres collées par un matériau ductile ou cassant. Les com- pressions oedométrique et uniaxiale sont complémentaires au test de cisaillement direct en boîte de Casagrande qui permet l’étude d’une interface frictionnelle dans un milieu endommagé. Les réponses des échantillons à ces différentes sollicitations mécaniques impliquent endommagement, glissement et friction et sont non seulement suivies mécaniquement mais aussi acoustiquement grâce à deux types de sondes ultrasonores. La première sonde, active, permet de surveiller les propriétés élastiques apparentes du milieu en étudiant la propagation d’ondes acoustiques et en particulier leur vitesse. L’évolution de cette dernière est en effet fortement corrélée à l’état du milieu. Sous chargement oedométrique, l’endommagement affecte la vitesse alors qu’en déchargement-rechargement une loi de milieu effectif purement granulaire et sec est retrouvée. La vitesse acoustique mesurée dans les échantillons cassants est aussi corrélée à des stick-slips qui ponctuent les contraintes macroscopiques. La seconde sonde, passive, consiste à enregistrer les émissions acoustiques produites dans le milieu et à analyser leurs lois statistiques proches de celles des séismes. Ainsi la valeur instantanée de b dans la loi de Gutenberg-Richter, le taux d’évènements à l’approche de la rupture, ou la correlation des évènements et la distribution des délais inter-évènements caractérisent différentes étapes du chargement du système.Pour mieux comprendre les aspects micro et mésoscopiques qui restent peu explorés expérimentalement, nous avons réalisé des simulations numériques quasi-statiques et dynamiques. Deux types de modélisations, par éléments finis et hybride (mêlant éléments finis pour les ponts de ciment et éléments discrets pour les billes), permettent de recourir à des lois élasto-plastiques avec endommagement pour les ponts plutôt qu’à des lois ad hoc générale- ment utilisées pour les décrire avec des éléments discrets seuls. Les géométries, mécanismes et protocoles expérimentaux ont guidé de près ces simulations qui mettent en évidence des phénomènes aux échelles des contacts inter-grains et des grains. Nous observons que la déformation plastique interne des ponts se localise en bandes de cisaillement et qu’elle est très hétérogène à l’échelle de l’échantillon. En réaction aux ruptures des ponts, des redistributions de contrainte et des réarrangements des contacts de Hertz guident l’évolution des chaînes de forces. Une chute de la vitesse des ondes acoustiques avec l’endommagement est observée à l’échelle macroscopique. Les évènements de rupture de ponts et de création ou de perte de contacts directs entre billes sont considérés équivalents à des sources d’émissions acoustiques, ce qui permet de les traiter similairement et de corréler leur comportement à l’évolution de l’échantillon<br>The damage and the resulting cohesion of the rocks control the slip and the earthquakes nucleation. This phenomenon is not well understood, that is why we are interested in the interplay between friction in the fault and damage of the surrounding volume. The main objective of this thesis is the coupled analysis of data obtained at the macroscopic scale in controlled laboratory experiments and of results of numerical models that allow to investigate smaller scales.The work produced during this thesis is based around three mechanical experiments performed on two kinds of cemented granular material samples. These samples, initially cohesive, are made of glass beads bonded with a ductile or brittle cement. The oedometric and uniaxial compressions are complementary to the direct shear test within a Casagrande box that allows to study a frictional interface in a surrounding damaged medium. The samples responses to these mechanical stresses involve damage, slip and friction and are not only monitored mechanically but also acoustically thanks to two kinds of ultrasounds probes. The first probe, said active, allows to monitor the apparent elastic properties of the sample by studying the acoustic waves propagation and especially their velocity. Its evolution is strongly correlated to the sample state. Under oedometric loading, the damage affects the velocity whereas under unloading-reloading an effective medium law for a dry and purely granular medium is recovered. The acoustic velocity measured in the brittle samples is also correlated to intermittent stick-slip events interspersing the macroscopic loading. The second probe, said passive, consists in recording the acoustic emissions emitted in the medium and in analyzing their statistical laws similar to the earthquakes ones. For instance, the instantaneous b- value in the Gutenberg-Richter law, the events rate as the rupture approaches, or the events clustering and inter-event distribution charactarize different stages of the system loading.To better understand the micro and mesoscopic aspects that remain not much explored experimentally, we developed quasistatic and dynamic numerical simulations. Two kinds of modeling, with finite elements and hybrid (coupling finite elements for the bonds and discrete elements for the beads), allow to employ elasto-plastic laws with damage for the bonds rather than ad hoc laws usually used to describe the bonds with discrete elements only. The experimental geometries, mechanisms and protocols have closely guided these simulations that highlight phenomena at the scales of the beads and their contacts. We observe that the intern bonds deformation is often localized in shear bands but that the macroscopic deformation is very heterogeneous at the sample scale. In reaction to the bonds ruptures, stress redistributions and contacts rearrangements guide the force chains evolution. An acoustic velocity drop with the damage is observed at the macroscopic scale. The events of bonds rupture and of creation or loss of direct contacts between the beads are considered as equivalents of acoustic emissions sources, what allows to treat them similarly and correlate their behavior to the sample evolution
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Fouque, Aurélien. "Contribution à l'étude du couplage thermique-mécanique-électrique dans les contacts électriques : application à l'élaboration d'un modèle de durée de vie d'un contacteur." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASC001.
Full textAbstract:
Un contacteur est un dispositif électromécanique destiné à établir ou couper un courantélectrique dans un circuit par la fermeture ou l’ouverture de contacts. Lors de chaquemanœuvre, un arc électrique est créé entre les «pastilles» des contacts, conduisant parl’énorme densité de puissance mise en jeu à atteindre et dépasser localement la températurede fusion du matériau. De ce fait, l’action répétée des arcs durant la vie de l’appareil (jusqu’àplusieurs centaines de milliers de cycles ouverture/fermeture) mène progressivement à la«ruine» des pastilles des contacts et au dysfonctionnement du contacteur. Le travail de thèsevise à proposer des outils de modélisation de l’endommagement des pastilles de contact sousl’effet des arcs, dans l’objectif à plus long terme de prédire la durée de vie du contacteurselon ses conditions d’utilisation. Le matériau considéré est un pseudo-alliage en argent etoxyde d’étain. Dans un premier temps, plusieurs campagnes expérimentales ont été menéespour réunir toutes les données d’entrée indispensables aux modélisations : déterminationdes propriétés thermomécaniques du matériau, caractérisation des endommagements – ensurface et en profondeur – produits par un arc unique et par une accumulation d’arcs,estimation de la densité de puissance apportée par un arc au matériau de contact. Denombreuses techniques ont ainsi été mises en œuvre : essais de traction monotone et dechargement cyclique, indentation (microdureté), profilométrie 3D, microscopies optiqueet électronique à balayage, analyses EDS et EBSD, imagerie par caméras thermique etultrarapide. Puis deux types de modèles ont été successivement développés. Le premierutilise le code de calcul par éléments finis Zset. Développé en géométrie axisymétrique, ilvise à décrire au sein du matériau l’évolution des températures, contraintes et déformationsrésultant d’un arc (supposé fixe), puis l’amorçage de fissures au terme de quelques centainesd’impacts au même point. Une variante 3D a ensuite été abordée pour approcher le casd’arcs mobiles. Le second modèle, de nature phénoménologique, repose sur des descriptionssimplifiées de la topographie et de la teneur en argent au voisinage de la surface, ainsique sur des règles d’occurrence et de distribution spatiale, issues autant que possible desobservations expérimentales. Il est destiné à simuler dans un temps de calcul raisonnableles dommages résultant du cumul d’un très grand nombre d’arcs sur toute la surface despastilles<br>A contactor is an electromechanical device designed to establish or disconnect anelectrical current in a circuit by closing or opening contacts. During each operation, anelectric arc is created, due to the enormous power density involved to reach and locallyexceed the melting temperature of the material. As a result, the repeated action of thearcs during the life of the device (up to several hundred thousand closing/opening cycles)gradually leads to the ruin of the contact pads and the malfunction of the contactor. Thethesis work aims to propose tools for modelling the damage of contact pads under the effectof repeated impacts, with the longer-term objective of predicting the life of the contactoraccording to its operating conditions. The material considered is a pseudo-alloy made ofsilver and tin oxide SnO 2 . As a first step, several experimental campaigns were carried outto collect all the input data required for modelling : determination of the thermomechanicalproperties of the material, characterization of damage – surface and bulk – produced by asingle arc and by an accumulation of arcs, estimation of the power density provided by anarc to the contact material. Many experimental techniques have been used : monotonoustensile tests and cyclic loading, indentation (microhardness), 3D profilometry, opticalmicroscopy and scanning electron microscopy, EDS and EBSD analysis, thermal imagingcamera, high speed camera. Then two types of models were successively developed. Thefirst one uses the Zset finite element code. Developped in an axisymmetric geometry, itaims to describe within the material the evolution of temperatures, stresses and strainsresulting from an arc (assumed fixed), then the initiation of cracks after a few hundredof impacts at the same point. A 3D variant was then discussed to approach the case ofmoving arcs. The second model, of a phenomenological nature, is based on simplifieddescriptions of topography and tensile strength in silver in the vicinity of the surface, aswell as on rules of occurrence and spatial distribution, taken as much as possible fromexperimental observations. It is intended to simulate in a manageable calculation time thedamage resulting from the accumulation of a very large number of arcs over the entiresurface of the pellets
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Peng, Cheng. "Apports de l’analyse microtomographique dans la modélisation des effets du séchage des matériaux à matrice cimentaire." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10148/document.
Full textAbstract:
La dessiccation sur les matériaux cimentaires affecte les propriétés mécaniques et hydriques des matériaux : la résistance, le module d’Young, la fragilité, le teneur en eau, etc. L’objectif était ici de proposer un modèle qui a la capacité de décrire les principaux aspects des matériaux cimentaire sous compression et dessiccation.Puis une étude quadridimensionnelle du couplage entre dessiccation et fissuration est menée par microtomographie par rayons X. L’effet du retrait empêché par déformations différentielles entre les granulats et la matrice cimentaire est mis en évidence dans l’apparition de la fissuration, et dépend de leurs dimensions. En basant les phénomènes, nous avons proposé un modèle de l’endommagement hydrique en fonction de diamètre des granulats et le teneur en eau. Ensuite nous avons proposé un modèle de l’endommagement mécanique couplé à l’endommagement hydrique dans le cadre de la mécanique des milieux partiellement saturés.La comparaison des simulations numériques et les données expérimentales montre que le modèle reproduit les principaux aspects du comportement d’un mortier en fonction de la dessiccation<br>The desiccation on cement materials affects the mechanical properties and hydrous of the materials: the resistance, the module of Young, the fragility, and the moisture content, etc. The objective of the report is proposing a module which describes the main aspects of cement materials under the compression and desiccation.The four-dimensional study of the coupling between desiccation and fissuring is led by micro tomography by X-rays. The restrained shrinkage due to differential strains in aggregates and cementitious matrix is highlighted as the cause of apparition of microcracks, which relies on inclusion diameter. Base on the pheromones, it proposed a model of hydrous damage which relies on the aggregates’ diameter and the water content. Then it proposed a model of the mechanical damage coupled with the hydrous damage within the mechanics of the partially saturated milieu.At last, the comparison between the numeric simulations and the experimental data shows that the model reproduces the main aspects of the behavior of a mortar according to the desiccation
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Zhang, Yu. "Etude expérimentale et modélisation du comportement mécanique d’une roche tendre." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10052/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans le cadre des recherches et vise à contribuer à la compérension du comportement mécanique d’une roche tendre (i.e. cataclastique grès). La roche étudiée se trouve dans une fondation d’un barrage, situé dans le sud-ouest de la chine. L'accent de des travaux réalisés dans cette thèse a concerné le comportement à long terme du matériau étudié.Pour caractériser le comportement mécanique et identifier les principaux paramètres qui le gouvernent, il était nécessaire d’aborder en première lieu avec une approche expérimentale. De nombreux essais ont été réalisé, tel que des essais de compression, des essais de fluage triaxiale et des mesures de perméabilité. On constate que la réponse mécanique du matériau dépends fortement la microstructure et les propriétés mécaniques ainsi que les contraintes appliquées. En se basant sur les résultats expérimentaux, un modèle unifiée est proposé pour décrire le comportement à court terme et à long terme du matériau étudié. Dans le modèle proposé, les principales caractéristiques observées dans les expériences sont prises en compte, en particulier des déformations irréversibles, la dépendance de la pression, la transition volumétrique entre le compaction et la dilatation ainsi que le fluage. La performance du modèle proposé est tout d’abords validé sur les essais homogènes. A la fin, une validation plus poussée de ce modèle a été réalisée dans le cadre d’applications à étudier la performance de la fondation<br>The short term and long term mechanical behaviors of cataclastic sandstone are investigated in this dissertation. The studied material is cored from the fault zone in the dam foundation of a hydropower station in southwestern China. The emphasis is put on the long-term behavior of studied material. For this, conventional compression tests, multi-stage triaxial creep tests as well as the permeability measurements are performed. The mechanical behavior of studied rock is derived based on the experimental investigation. The mechanical responses of studied material are not only functions of the material properties, but are also related to applied stress. Based on the experimental investigation, a unified creep model is proposed to describe the instantaneous and time-dependent behavior of cataclastic sandstone. Main features observed in experiments are taken into account, in particular irreversible deformations, pressure dependency, volumetric transition between compaction and dilatancy and creep. The performance of the model is examined by comparing numerical simulations with test data in representative load paths. Finally, the model is applied to analyze the long term stability of a foundation of hydropower station
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Hamon, François. "Modélisation du comportement mécanique en fissuration d'alliages aéronautiques." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00495858.
Full textAbstract:
Cette étude, menée en collaboration avec Airbus, porte sur la modélisation du comportement mécanique en fissuration d'alliages aéronautiques incluant des alliages d'aluminium, de titane et un acier haute résistance. L'objectif est, à terme, de remplacer les essais expérimentaux, longs et coûteux nécessaires à la qualification d'un matériau dans le domaine aéronautique. Trois essais sont abordés dans cette étude : l'essai de ténacité, de courbe R et de propagation de fissure à fort DK. Une étude bibliographique a tout d'abord permis de choisir un modèle de référence pour ces travaux. Après avoir constaté la véracité des dires de Paul Valéry « Tout ce qui est simple est faux, tout ce qui n'est pas simple est inutilisable », le modèle de Lemaitre, couplé à un critère de rupture énergétique permettant de réduire la dépendance au maillage de la réponse numérique, est apparu comme le meilleur candidat. Ses avantages, incluant un cadre thermodynamique robuste, compensent son principal inconvénient qui est sa description basique de l'endommagement mise en défaut par des observations expérimentales. En effet celles-ci mettent en évidence que deux mécanismes de fissuration gouvernent la propagation de fissure à fort DK et/ou fort rapport R. C'est pourquoi deux variables d'endommagement ont été définies dans un modèle alternatif, proche du modèle de référence. Un tel modèle permet de conserver les qualités du modèle de Lemaitre sous chargement monotone tout en améliorant les simulations des essais de propagation de fissure à fort DK. De plus, l'un des points forts du modèle proposé est de permettre la modélisation sous certaines conditions des trois essais de qualification à partir de paramètre identifiés sur un seul essai de traction. Les simulations sous le logiciel de calcul par éléments finis Abaqus sont comparées aux essais afin de valider les améliorations apportées au modèle classique de Lemaitre. Les résultats, les avantages et les défauts sont explicités dans ce manuscrit.
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Maillard, André. "Étude expérimentale et théorique du découpage." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD429.
Full textAbstract:
Un programme de calcul par éléments finis, permettant de simuler l'opération de découpage de tôle, a été mis au point. Le développement du programme a été guidé par l'expérience. Pour pouvoir être comparées directement aux résultats de calcul, les courbes d'effort expérimentales ont été corrigées. Des profils de tôle partiellement poinçonnée ont été obtenus. Ils sont comparés aux profils déterminés par le calcul. Les champs de déformation plastique, estimés à partir de mesures de microdureté, permettent une validation plus locale du calcul. Trois phases dans la mise au point du programme sont nécessaires. Le maillage a d'abord été ajusté pour permettre de traiter le problème sans remaillage. Un module de gestion automatique du contact, utilisant une méthode explicite, a ensuite été introduit. Pour rendre compte sur la courbe d'effort de phénomènes d'endommagement, une technique de rupture du maillage a finalement été utilisée. Ces adaptations du programme permettent d'atteindre l'effort maximum de poinçonnage. Le programme est maintenant un outil industriel. La simulation a été appliquée pour extraire de la courbe d'effort des critères d'usure de l'outil utilisables pour le suivi en temps réel de l'opération sur presse et également pour estimer le niveau d'écrouissage du bord de la pièce découpée. Une application sur des cas de découpe industrielle est également présentée.
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Zhang, Yi. "Modélisation et simulation numérique robuste de l’endommagement ductile." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM003/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif de développer une modélisation robuste pour l’endommagement ductile. En raison de l’adoucissement et du niveau de déformation élevé, les principales difficultés pratiques dans la simulation de l’endommagement ductile sont la dépendance au maillage et le verrouillage volumique. Dans ce travail, on choisit tout d’abord le cadre de grandes déformations en se basant sur un formalisme logarithmique. Puis, partant de la loi de Gurson-Tvergaard-Needleman transcrite en grandes déformations, on adopte une formulation non locale à gradient d’une variable interne qui permet de contrôler la localisation du dommage et traiter ainsi la dépendance au maillage. Ensuite, le modèle non local est couplé avec des éléments finis mixtes pour limiter le verrouillage volumique relatif à l’incompressibilité plastique. On aboutit ainsi à la construction d’un cadre de modélisation de l’endommagement ductile, indépendant du maillage et exonéré du verrouillage volumique. Les propriétés mathématiques et la performance numérique du modèle sont étudiées avec attention. Enfin, après une identification des paramètres sur un acier nucléaire, on réalise des simulations sur des éprouvettes (AE, CT, SENT) et sur une tuyauterie de réelle dimension afin de les confronter à des résultats d’essais<br>The major goal of this dissertation is to develop a robust model for ductile damage simulation. Because of the softening behavior and the significantly large deformation in ductile damage, two principle difficulties should be dealt with carefully: mesh-dependency and volumetric locking. In this thesis, we adopt a logarithmic finite strain framework in which the Gurson-Tvergaard-Needleman constitutive law is reformulated. Then a non-local formulation with regularization of hardening variable is applied so as to solve mesh dependency and strain localization problem. In addition, the non-local model is combined with mixed “displacement-pressure-volume variation” elements to avoid volumetric locking. Thereby we establish a mesh-independent and locking-free finite strain framework for ductile damage modelling. Attention is paid to mathematical properties and numerical performance of the model. Finally, after an identification work of a nuclear steel,we carry out simulations on normalized specimens (NT, CT, SENT) as well as an industrial tube in order to compare with experimental results
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Sarre, Benjamin. "Influence du soudage laser Nd˸YAG sur les propriétés métallurgiques et mécaniques de l'alliage de titane TA6V." Thesis, Troyes, 2018. http://www.theses.fr/2018TROY0019.
Full textAbstract:
Le soudage est une opération consistant à assembler deux ou plusieurs pièces afin d’assurer la continuité d’une structure. Toutefois, l'opération de soudage n'est pas sans conséquence pour le matériau cible. En effet, l'état métallurgique et mécanique de ce dernier est profondément affecté. Cette étude vise à une meilleure compréhension de l'influence du procédé de soudage sur l'état métallurgique et mécanique de l'alliage de titane TA6V. L'état métallurgique de la liaison soudée a été caractérisé. Ces analyses ont mis en évidence un fort gradient de microstructure entre la zone fondue et le métal de base. Ces évolutions engendrent des contraintes résiduelles. Ces dernières ont été évaluées par le biais de la diffraction des rayons X. Une campagne d'essais a été réalisée à l'ESRF (ligne BM02). Les champs de contraintes ont été comparés aux prédictions d'un modèle de comportement mécanique. Les évolutions de microstructure sont également la source d'un gradient de propriétés mécaniques. Le comportement mécanique des liaisons soudées a été étudié. La zone fondue présente des caractéristiques mécaniques supérieures à celles du métal de base. La rupture intervient au sein de ce dernier, malgré la présence de défauts dans la zone fondue. Les résultats ont été comparés au modèle de Gurson-Tvergaard-Needleman. Le modèle permet de restituer de façon très satisfaisante le comportement mécanique des liaisons soudées<br>Welding operation consists of assembling two or more pieces to ensure the continuity of a structure. The resulting assembly may withstand mechanical loads. However, the welding operation modifies the state of materials. In other words, the metallurgical and mechanical behaviour of the latter is deeply affected. This work aims to better understand the influence of welding on the metallurgical and mechanical behavior of the Ti-6Al-4V titanium alloy. Comprehensive metallurgical analyses of the welded joint are carried out and reveal a sharp and strong microstructure gradient between the fusion zone and the base metal. Several residual stress fields are quantified by X-ray diffraction analyzes. Those residual stress fields are then compared with finite element simulations of the welding of a Ti-6Al-4V titanium alloy. The simulation are based on a weakly coupled model that accounts for temperature, stresses and phase transformations. The failure behaviour of the welded joint is studied. An overmatch was highlighted with mechanical tests. The fracture finally occurs in the base metal despite the presence of defects in the fusion zone. A Gurson-Tvergaard-Needleman approach is carried on. The mechanical parameters are quantified from mechanical tests on homogeneous samples of base metal and of a representative microstructure of the welded joint, which has been obtained from heat treatments. The model are in good agreement with mechanical tests
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Belloula, Amar. "Contribution à l’étude de la prédiction de la durée de vie en fretting-fatigue : application à un contact acier-alliage d’aluminium." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10029/document.
Full textAbstract:
Le but de cette étude est la prédiction de la durée de vie à l'initiation de la fissure d'un contact acier/aluminium sous la sollicitation de fretting fatigue. La prédiction des durées de vie a été déterminée à l'amorçage des fissures en fonction des différents chargements appliqués. Un dispositif expérimental adapté sur un banc d'essai multiaxial de fatigue a été mis au point. Des essais ont été réalisés sur un alliage d’aluminium de la série 6082T6. Les résultats obtenus montrent un abattement de la durée de vie par rapport à la fatigue classique. La modélisation par éléments finis a été menée en utilisant un code de calcul Abaqus. Les champs de contraintes et de déformations identifiés ont été utilisés sur différents critères de fatigue multiaxiale basés sur les plans critiques. Les résultats de la prédiction donne une sous estimation de la durée de vie en fretting fatigue. Ceci est dû aux forts gradients présents dans la zone de contact. La prédiction a été améliorée par couplage d’une méthode de champs moyens avec les critères de fatigue multiaxiale. Les estimations obtenues présentent une bonne corrélation avec les résultats expérimentaux. Néanmoins, la taille de la zone d'élaboration optimale semble dépendre du critère de fatigue multiaxiale utilisé et des conditions de chargement appliquées. Cette zone ne semble pas être liée directement avec la microstructure pour le matériau étudié.Dans une structure les sollicitations sont variables. La démarche ci-dessus a été couplée avec deux lois d'endommagement: loi de Miner et loi dite de la contrainte endommagée pour la prédiction avec des chargements par blocs. Les prédictions obtenues sont satisfaisantes<br>The purpose of this study is to predict fretting fatigue crack nucleation of a mono contact steel/aluminum at different applied loads.An experimental device was first designed and adapted on a multiaxial fatigue apparatus. Tests were conducted aluminum alloy at constant amplitude loading under both different load levels and load ratios. As expected, the fretting fatigue life was found lower compared to uniaxial fatigue under the same loading conditions. Finite element analysis was conducted using \textit{Abaqus} software. The computed stress and strain fields were used to estimate the parameters of different multiaxial fatigue criteria based on the critical plane approach. When using stress and strain values corresponding to the material point exhibiting the maximum value of the considered parameter, we have found that, whatever the multiaxial fatigue parameter, conservative fatigue life estimates due to the severe gradients in the contact zone. An averaging method of the mechanical quantities over a given reference volume was then used to attenuate these gradients effects. The estimates show a good correlation with experimental results. However, the size of the reference volume depends on both the multiaxial fatigue criteria and on loading conditions applied. So that it could not be directly linked to the grain size for the material studied. Finally, we made an attempt to extend these criteria and the developed method to variable loadings. Fretting fatigue tests using two and four blocks loadings were performed and the previous criteria were coupled with two damage laws. The estimates we have obtained seems very promising