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Onaisi, Atef. "Mécanismes de rupture d'une plaque percée en mécanique des roches en relation avec un forage pétrolier." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0108.
Full textAbstract:
On a cherche les mécanismes de rupture d'une plaque de roche munie d'un trou cylindrique et soumise à un chargement uniaxial. La connaissance des mécanismes nous est nécessaire lorsqu'on veut simuler la rupture sous des conditions de chargement plus complexes (un forage pétrolier par exemple) à l'aide des modèles de calcul numérique. Le travail comporte un examen des travaux antérieurs sur la rupture en parois des puits, des essais triaxiaux sur un grès et une roche calcaire, des essais de chargement uniaxial sur plaque percée et une interprétation des essais triaxiaux et des essais sur plaques. Les déformations des plaques ont été mesurées expérimentalement au moyen de jauges extensometriques (4 à 17 jauges). La rupture des plaques a été examinée sur des plaques minces prélevées dans les zones fissurées ou rompues
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Bourgeon, Ludovic. "Etude et modélisation des mécanismes d'endommagement en forge à froid." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00451888.
Full textAbstract:
Le procédé de forgeage à froid permet d'obtenir des pièces de géométrie complexe et présentant une très bonne précision dimensionnelle. La forme finale est obtenue en une ou plusieurs passes, et la matière est soumise à des chargements à la fois multiaxiaux et non monotones accompagnés de forts niveaux de déformation plastique qui peuvent l'amener à s'endommager : rupture de la pièce, fissures en surface ou à cœur, ... Il est alors tout à fait primordial de connaître et mieux comprendre les mécanismes qui peuvent produire ces défauts. Le sujet de thèse concerne donc la modélisation numérique de l'endommagement en forge à froid. Dans un premier temps, le contexte bibliographique concernant les mécanismes d'endommagement et leurs modélisations ont été étudiés. Un modèle d'endommagement, basé sur le modèle de Lemaitre, a alors été implémenté dans le logiciel éléments finis Forge2005®. Dans un deuxième temps, une étude expérimentale concernant la caractérisation de deux nuances en forge à froid a été réalisée. Différents essais de traction ont été menés afin d'étudier notamment l'influence de l'orientation des inclusions sur l'endommagement. Des essais de compression/traction ont également été réalisés dans le but d'examiner l'influence éventuelle de la pré-compression sur la matière. Enfin des essais in-situ (MEB et tomographie X) ont été menés pour analyser l'endommagement au cœur de la matière et mieux en comprendre les mécanismes. Sur la base de ces observations expérimentales, plusieurs améliorations ont été apportées au modèle de Lemaitre afin de le rendre plus adapté aux chargements complexes. Parmi ces améliorations, nous pouvons citer par exemple la prise en compte de l'endommagement en compression, l'introduction d'une limite en triaxialité des contraintes négative, l'introduction d'un nouveau potentiel d'endommagement et la prise en compte de l'orientation des inclusions. Pour finir, des simulations numériques ont été réalisées par le biais du logiciel Forge2005® afin de tester le modèle d'endommagement implémenté. Des cas de validations portant sur des essais mécaniques simples (traction, TELE) ainsi que sur des cas industriels ont alors été simulés et comparés aux résultats expérimentaux.
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Balcaen, Yannick. "Etude des mécanismes de déformation du titane T40 en formage incrémental." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934317.
Full textAbstract:
Le Formage Incrémental (FI) est un procédé émergent de mise en forme de tôles. Par opposition aux procédés classiques mettant généralement en jeu des outillages complexes et des équipements onéreux, celui-ci met en œuvre un poinçon de faible taille par rapport aux dimensions de la pièce, dont le pilotage de la trajectoire permet de générer la forme désirée. Le principal frein au développement de cette technologie réside dans la difficulté d'obtention de géométries précises. L'objectif de cette étude est donc d'apporter une meilleure compréhension du procédé, par une double approche expérimentale originale qui vise à mettre en relation la mise en forme de la pièce par FI avec la réponse microstructurale du matériau, ici un titane pur T40. L'approche mécanique et cinématique du procédé est basée, d'une part sur la mesure des champs cinématiques par corrélation d'images numériques à la surface des pièces, et d'autre part sur la mesure des différentes composantes de l'effort de formage tout au long du processus. Les états globaux de déformations rencontrés sur la pièce formée ainsi que les déformations locales induites par le passage du poinçon ont ainsi été mis en évidence. Par ailleurs, les effets de plusieurs paramètres de formage sur la réponse du matériau en termes de développement des déformations et d'efforts de formage ont étés mis en lumière. L'analyse microstructurale des tôles formées a été effectuée à l'aide des techniques de microscopie électronique à balayage (MEB) et en transmission (MET), ainsi que la diffraction de rayons X (DRX). La caractérisation des microstructures par diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) a mis en évidence l'apparition du maclage dans l'accommodation de la déformation générée par le procédé, les systèmes de maclages activés et leur occurrence dépendant de l'orientation de la sollicitation et du niveau de déformation. L'observation des arrangements de dislocations au MET a, quant à elle, permis de révéler une autre signature microstructurale des sollicitations de FI sur le T40.
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Balcaen, Yannick. "Étude des mécanismes de déformation du titane T40 en formage incrémental." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2140/.
Full textAbstract:
Le Formage Incrémental (FI) est un procédé émergent de mise en forme de tôles. Par opposition aux procédés classiques mettant généralement en jeu des outillages complexes et des équipements onéreux, celui-ci met en œuvre un poinçon de faible taille par rapport aux dimensions de la pièce, dont le pilotage de la trajectoire permet de générer la forme désirée. Le principal frein au développement de cette technologie réside dans la difficulté d'obtention de géométries précises. L'objectif de cette étude est donc d'apporter une meilleure compréhension du procédé, par une double approche expérimentale originale qui vise à mettre en relation la mise en forme de la pièce par FI avec la réponse microstructurale du matériau, ici un titane pur T40. L'approche mécanique et cinématique du procédé est basée, d'une part sur la mesure des champs cinématiques par corrélation d'images numériques à la surface des pièces, et d'autre part sur la mesure des différentes composantes de l'effort de formage tout au long du processus. Les états globaux de déformations rencontrés sur la pièce formée ainsi que les déformations locales induites par le passage du poinçon ont ainsi été mis en évidence. Par ailleurs, les effets de plusieurs paramètres de formage sur la réponse du matériau en termes de développement des déformations et d'efforts de formage ont étés mis en lumière. L'analyse microstructurale des tôles formées a été effectuée à l'aide des techniques de microscopie électronique à balayage (MEB) et en transmission (MET), ainsi que la diffraction de rayons X (DRX). La caractérisation des microstructures par diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) a mis en évidence l'apparition du maclage dans l'accommodation de la déformation générée par le procédé, les systèmes de maclages activés et leur occurrence dépendant de l'orientation de la sollicitation et du niveau de déformation. L'observation des arrangements de dislocations au MET a, quant à elle, permis de révéler une autre signature microstructurale des sollicitations de FI sur le T40The single point Incremental Forming (SPIF) process is an emerging method of sheet metal forming. Unlike to conventional processes which are usually expensive due to tooling and equipment, SPIF involves a small punch with regard to the dimensions of the part and the forming is achieved by piloting the trajectory of the punch. The main obstacle in the development of this technology lies in the difficulty of obtaining precise geometries. The objective of this work is to bring a better understanding of the process, by an original dual experimental approach that aims to link the forming of the part by FI with the microstructural response of the material, here a pure titanium T40. The mechanical and kinematic approach of the process is based on one hand on the measurement of kinematic fields using digital image correlation on the parts surface, and on the other hand on the measurement of the forming forces throughout the forming. Various global strain states of the formed part and local strain state induced by the punch have then been highlighted. Besides, development of strain in the material and forming forces have been linked to several forming parameters. Microstructural analysis of strained sheets were performed using scanning (SEM) and transmission electron microscopy (SEM-TEM and X-rays diffraction (XRD). Electron backscatter diffraction (EBSD) characterization of microstructures highlighted twinning as an accommodation of the process generated strain, the activated twinning systems and their occurrence depending on the strain orientation and level. Observation of the dislocations arrangements in TEM allowed revealing another microstructural signature of the IF on T40
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Sorlier, Lefort Elodie. "Développement d'un procédé de graduation des carbures cémentés WC-Co basé sur l'imbibition, amélioration de la durée de vie des taillants de forage." Paris, ENMP, 2009. http://www.theses.fr/2009ENMP1620.
Full text
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Le, Phuoc Hao. "Comportement des roches autour d'un forage : cas particulier de deux calcaires poreux." Grenoble 1, 1991. http://www.theses.fr/1991GRE10164.
Full textAbstract:
Une etude bibliographique presente des aspects generaux du comportement des roches. En particulier, cette etude nous montre que l'etat de contrainte autour d'un forage est en compression-extension. Ceci nous a conduit a concevoir une methode d'essai adaptee, tres differente de l'essai triaxial conventionnel. Le domaine de compression-extension envisage est compris entre la compression triaxial classique et l'extension, en passant par trois chemins intermediaires. L'etude experimentale du comportement mecanique en compression-extension a ete realisee sur deux calcaires poreux (anstrude et saint maximin). Le calcaire d'anstrude presente un comportement elastique non lineaire: ses caracteristiques elastiques dependent fortement de la pression de confinement. Le calcaire de st maximin presente un comportement elasto-plastique bilineaire avec deux modules, elastique et d'ecrouissage, constants mais differents. L'etude effectuee permet d'etablir des relations approchees reliant des caracteristiques mecaniques (module de young, coefficient de poisson), transition fragile-ductile), ainsi que les criteres de rupture a la pression de confinement initiale et au chemin de chargement. Les donnees experimentales ont permis de determiner la distribution des contraintes autour d'un forage. Contrairement au modele elastique lineaire, le modele non lineaire donne des resultats conformes aux observations in-situ
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Miguez, Roberto. "Etude du discage : application à la détermination des contraintes in situ lorsque le forage n'est pas chargé." Lille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LIL10192.
Full textAbstract:
Ce travail présente le phénomène du discage des carottes dans les roches. Trois approches sont utilisées : 1. L'approche empirique : celle-ci consiste à reproduire le discage en laboratoire. Le triaxial vrai du laboratoire de mécanique de Lille a été utilisé pour une partie des essais : 1. L'approche par critère de rupture : un critère de type parabolique (torre-léon) a été utilisé dans un modèle en déformation plane ; 2. L'approche par la mécanique linéaire de la rupture : il s'agit de trouver le chemin de propagation de la fissure qui donne naissance à la surface du disque. Une méthodologie est également proposée pour l'observation du discage dans les carottes pétrolières. Avec cette méthodologie et les différentes approches utilisées une indication de l'état de contraintes in-situ a pu être déduite.
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Khelifa, Mourad. "Simulation numérique de l'endommagement en formage de structures minces." Troyes, 2004. http://www.theses.fr/2004TROY0013.
Full textAbstract:
Ce travail est dédié à l'étude d'une approche "avancée" basée sur une modélisation pour la simulation numérique des procédés de mise en forme et leur optimisation vis-à-vis de l'endommagement ductile. En particulier, nous nous sommes intéressés à l'étude du comportement plastique anisotrope couplé à un endommagement ductile. Une modélisation basée sur la thermodynamique des processus irréversibles avec variables d'état est utilisée pour traduire le couplage "fort" entre le comportement plastique anisotrope à écrouissage mixte non linéaire et un endommagement ductile isotrope. Les aspects théoriques et numériques de cette formulation sont décrits en détail. L'intégration numérique du modèle couplé par un schéma implicite itératif combinant la technique du retour radial avec la réduction du nombre des équations est discutée. La résolution du problème d'équilibre est assurée soit par un schéma Statique implicite SI soit par un schéma Dynamique Explicite DE. L'identification du modèle est réalisée sur des données expérimentales obtenues sur des éprouvettes de traction. Les applications sont ensuite faites à la simulation de procédés d'emboutissages simples (Swift, Erichsen et gonflement hydraulique) et complexes (pot d'échappement) de ces tôles minces avec prévision de l'endommagement ductile. Des comparaisons avec les résultats expérimentaux fournis par le CETIM et l'ENIM sont réalisées. Une confrontation entre notre méthodologie et l'aproche inverse développée à l'URCA/GMMS est réalisée sur quelques casThis work deals with the study of a advanced approach for the modelling and the numérical simulation of sheet metal forming processes in order to optimize their technological parameters with respect to the ductile damage occurence. The strong coupling between the anisotropic plastic behaviour with mixed kinematic and isotropic hardening and the ductile damage based on the thermodynamics of the irreversible processes with state variables is used. The theoretical and numerical aspects of the used formulation are described in details. The numerical integration of the model using and iterative implicite scheme combined with the radial return mapping and the reduction of the number of equations is discussed. The equilibrium equations are solved by means of a Static Implicit scheme (SI) or a Dynamic Explicit scheme (DE). An exerimental Database, essentially constitued of specimen tensile tests, is used to identify the model's paramters. In order to validate and to show the strength of the employed methodology to predict with accuracy the damaged zones, numerical simulations of simple and complex sheet metal forming processes are performed. A comparison with experimental results provided by CETIM and ENIM are then carried out. Another comparison between the present methodology and the inverse approach (URCA/GMMS) is also made on some cases
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Richard, Julie. "Mécanismes de fluage des failles actives : apport des grands forages et expérimentations de laboratoire." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENU041/document.
Full textAbstract:
Le fluage est une déformation ductile affectant certaines failles actives, voire toutes. Il existe en effet deux types de fluage. Le premier, le fluage permanent, concerne certaines failles. La déformation s'effectue de façon continue et constante dans le temps. Le second, plus ponctuel, est fréquemment enregistré à la suite d'un séisme. On peut alors parler de déformation post-sismique. La compréhension des mécanismes à l'origine de ces deux types de fluage apparaît étroitement liée à celle de la succession des différentes phases du cycle sismique. Notre étude, basée à la fois sur des observations naturelles et sur des expérimentations de laboratoire, a démontré que le fluage résultait d'une combinaison de processus interagissant les uns avec les autres et favorisant la mise en place d'un mécanisme dominant. Nous avons mis en évidence que les deux paramètres les plus importants à l'établissement de cette dominance étaient la composition minéralogique de la roche et son état d'endommagement. Dans une zone de faille, ces deux paramètres varient avec le temps, la profondeur et avec l'éloignement à la zone de glissement. Par conséquent, les mécanismes de fluage évoluent eux aussi en fonction de ces données. Notre approche microstructurale d'échantillons provenant de la zone en fluage actif de la faille de San Andreas, fournis par le forage SAFOD, nous a permis d'établir une chronologie des déformations subies par les roches de cette zone. Un modèle d'évolution des mécanismes de fluage a ainsi émergé. Cette évolution est capable d'entretenir le fluage au cours du temps de façon permanente, soit par un enrichissement de la zone en minéraux à faible coefficient de friction, comme révélé par les échantillons de la Faille de San Andreas, soit par un équilibre entre processus de fracturation et de cicatrisation, maintenant la résistance de la roche à un seuil trop faible pour un fort chargement. Dans ce dernier cas, nos expérimentations de laboratoire ont montré que si les processus de cicatrisation devenaient dominants, il y avait création d'hétérogénéités de résistance à l'intérieur de la roche. A l'échelle d'une zone de faille, ces hétérogénéités peuvent être suffisamment importantes pour mener à l'initiation d'une rupture conséquente. Ces expériences sont analogues au cas de la Faille de San Andreas, où dans un contexte de fluage permanent, des microaspérités locales génèrent de la sismicitéCreep is a ductile deformation mechanism affecting many, if not all, active faults. This mechanism is twofold. First, creep may be permanent, i.e. the deformation takes place through time in a continuous and constant manner. Creep may also appear in a more discontinuous manner, commonly associated with post-seismic deformation. Understanding the origin of both types of creep appears closely connected to understanding the succession of the various stages of the seismic cycle. Our approach is based both on the investigation of natural samples and on laboratory experiments. By doing so, we demonstrate that creep results from a combination of several processes themselves interacting with one another, until the promotion of one particular mechanism. We have established that the most important driving parameters to this convergence were the mineralogical composition of the host rock and its damage state. Within the fault, these parameters change with time, depth and distance from the slip zone. Therefore, the creep mechanisms themselves may change according to the parameters above-mentioned. Our micro-structural approach using SAFOD drill core samples from the San Andreas Fault (California) allowed us to unveil a time-lapsed picture of the deformation sequence in this area. Based on these observations, we suggest a conceptual model for the evolution of creep mechanisms. According to this model, creep is maintained within the fault zone either by the crystallization of low-friction minerals (as shown by the SAFOD samples) or by reaching equilibrium between fracturing and healing, thereby maintaining rock strength below the threshold for important stress loading. In the first scenario, our laboratory experiments showed that if the healing processes become dominant, strength heterogeneities appear within the rock. At the fault scale, these heterogeneities would become numerous enough to lead to a major rupture. These experiments are reasonably similar to what is expected for the San Andreas Fault where permanent creep occurs whereas local asperities are seismic
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Bouslimani, Hayet. "Dynamique des trains de tiges de forage, étude des instabilités et du contact tige-puits." Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0066.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objet de prévoir le comportement dynamique de train de tiges de forage pétrolier. Lors du forage, le poids appliqué sur l'outil et l'effort de taillage génèrent un effort axial et un couple axial dans les tiges. Ces deux sollicitations comportent une composante statique et une composante dynamique. Les sollicitations dynamiques conduisent à une raideur de flexion latérale périodique dans le temps. Les équations du mouvement se présentent sous la forme d'un système d'équations différentielles à coefficients périodiques. Deux problèmes sont étudiés : l'influence d'un couple axial périodique pouvant entraîner des phénomènes instables et l'interaction entre la tige et le puits. Dans la première partie, la résolution des équations est effectuée en factorisant les termes périodiques dans la base des polynômes de Chebyshev. Un dispositif expérimental est utilisé pour mettre en évidence les phénomènes vibratoires liés aux instabilités paramétriques dues au couple axial. La deuxième partie concerne l'étude du contact entre la garniture de forage et le puits. Ce contact est préjudiciable au forage et peut dans certains cas entraîner des mouvements "chaotiques". Un modèle mécanique est proposé, il prend en compte les mouvements de flexion et de torsion ainsi que le phénomène de frottement entre la tige et le puits. La comparaison des résultats expérimentaux avec celles du modèle proposé a permis la validation du logiciel développéThis work is devoted to the dynamic behaviour of the drill-string in the oil well. During drilling, the weight on bit and the effort of cutting generate an axial load and an axial torque in the drill-string. These stresses include a static component and a dynamic component. The dynamic stresses lead to stiffness periodic in time. The equations of the motion consist of a system of differential equations with periodic coefficients. Two problems are studied: the influence of a periodic axial torque which is able to create unstable phenomenon and the interaction between the drill-string and the well. In the first part, the solution of the equations is carried out by factorizing the periodic terms in the base of the Chebyshev polynomials. An experimental device is used to highlight the vibratory phenomena related to parametric instabilities due to the axial torque. The second part concerns the study of the contact between the drill-string and the well. In some cases, this contact will involve in «chaotic” motions. A mechanical model is proposed: it takes into account the motion of bending and torsion as well as the phenomenon of friction between the drill-string and the well. The comparison of experimental results with mechanical models presented validates the software developed
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Challamel, Noël. "Étude de stabilité d'une structure de forage à partir du processus de destruction de la roche." ENSMP, 1999. http://www.theses.fr/1999ENMP0930.
Full textAbstract:
Les vibrations de torsion d'une structure de forage, aussi appelées stick-slip, contribuent à la fatigue du train de tiges et endommagent l'outil. Le mémoire s'intéresse à la compréhension de ce phénomène non linéaire fréquemment rencontré en forage profond. La stabilité de la solution stationnaire est déterminée à l'aide de la méthode directe de Liapounov, complétée par des résultats du système linéarisé. Le critère de stabilité dépend fortement de la condition aux limites, définie par le processus de destruction de la roche. En réduisant l'identification de cette fonction d'interaction à un niveau local, l'utilisation du calcul à la rupture permet de quantifier la réaction de la roche à sa coupe par un taillant. L’intégration de cette modélisation au niveau de l'outil débouche sur la fonction d'interaction, moyennant des hypothèses de constantes de temps. Des simulations numériques, couplées à des mesures de chantier illustrent l’instabilité conséquente sous forme d'une surface limite.
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Jendoubi, Fathi. "Amélioration de l'interprétation des diagraphies en cours de forage pour la reconnaissance des terrains de subsurface." Bordeaux 1, 1986. http://www.theses.fr/1986BOR10607.
Full textAbstract:
En partant de l'exploitation des donnees d'enregistrement des parametres de forage, on propose une methode d'amelioration de l'interpretation des diagraphies. Son application permet d'estimer quantitativement l'efficacite de l'injection en terrain fissure. Une etude complementaire sur materiaux naturels et artificiels a permis de separer les differents parametres, en particulier de tenir compte de l'usure de l'outil, la resistance au forage etant tres fortement liee a la resistance des terrains
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Yang, Jian. "Étude expérimentale et modélisation du formage superplastiqued'un alliage d'aluminium Al7475." Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01066381.
Full textAbstract:
Le formage superplastique (SuperPlastic Forming, SPF) permet d'élaborer des pièces de forme complexe qui, de par les matériaux employés, allient faible densité et haute résistance mécanique. Toutefois, sa mise en œuvre nécessite la connaissance de la loi de pression à appliquer afin de contrôler l'endommagement tout comme la répartition d'épaisseur au sein de la pièce. Il est ainsi nécessaire de mettre en place des simulations numériques pour déterminer les conditions optimales du formage. L'exactitude des prédictions obtenues repose alors sur la description du comportement et de l'endommagement du matériau soumis à des conditions thermomécaniques représentatives du procédé considéré. Le présent travail propose donc une modélisation du comportement et de l'endommagement de l'alliage d'aluminium 7475 via une étude comparative de divers modèles. Les travaux peuvent ainsi être divisés en trois grandes étapes : (i) la caractérisation du comportement de l'alliage ; (ii) la caractérisation de l'endommagement de l'alliage et (iii) la mise en place de simulations numériques pour des formes types. Des essais de traction uniaxiale à chaud ont été réalisés afin de caractériser le comportement de l'alliage 7475. Une modélisation de ce-dernier par trois modèles (Norton-Hoff, Johnson-Cook et Zener-Hollomon) est proposée. Les résultats obtenus montrent que le modèle de Zener-Hollomon conduit à la meilleure description du comportement rhéologique de l'alliage dans les conditions thermomécaniques étudiées. Par la suite, l'endommagement de l'alliage 7475 dans des conditions représentatives du formage superplastique a été étudié. Un critère de type Gurson est proposé. Des observations par micro-tomographie aux rayons X ont d'ailleurs permis d'étudier plus précisément l'évolution de l'endommagement au cours de la déformation. À partir de ces résultats, des simulations numériques par éléments finis (sous ABAQUS) ont été mises en place.
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Fundenberger, Jean-Jacques. "Contribution à l'étude de l'aptitude au formage d'alliages de symétrie hexagonale." Metz, 1992. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1992/Fundenberger.Jean_Jacques.SMZ9239.pdf.
Full textAbstract:
Pour emboutir une tôle, l'état de contrainte doit être tel que la déformation soit permanente mais en même temps l'état de déformation doit rester en deça de la striction ou de la rupture. Les courbes limite d'écoulement plastique (CLEP) et les courbes limite de formage (CLF) définissent les deux états limites entre lesquels le matériau se situe lors d'une opération de mise en forme emboutissage. Le calcul des CLEP est basé sur un modèle de Taylor de déformation plastique couplé à la fonction de densité des orientations (FDO) qui représente la texture cristallographique. La détermination théorique des CLEP dans le cas d'alliages de symétrie hexagonale a été appliquée à deux alliages de titane, un alliage de zirconium et un alliage de zinc. Les résultats de la modélisation sont confrontés aux valeurs expérimentales dans le cas de la variation dans le plan de la tôle de la limite élastique et du coefficient d'anisotropie. L'évolution de texture en laminage à froid modélisée est comparée aux résultats expérimentaux et met en évidence un écrouissage anisotre. Les résultats obtenus avec un modèle statique confirment globalement ceux obtenus avec le modèle de Taylor. La mise en oeuvre d'autres modèles (auto-cohérents notamment) devrait permettre de vérifier que les cissions critiques sont indépendantes du modèle utilisé. Les CLF expérimentales ont été mesurées pour les quatres alliages. Les CLEP sont utilisées comme critère plastique dans le calcul des CLF grâce à une approche avec défaut initial du type Marciniak, Kuczynski. Les résultats théoriques sont comparés aux valeurs expérimentalesFor deep drawing of thin sheets, the stress state has to be in such a way that the deformation is permanent, and the defromation state has to remain below the necking or the fracture. The yield loci (YL) and the forming limit diagrams (FLD) define the two limit states in wich the material stays during deep drawing. The calculation of yield loci is carried out using a Taylor model of plastic deformation together with the orientation distribution function (ODF) wich represents the crystallographic texture. The definition of yield loci in the case of hexagonal symmetry alloys has been applied to two titanium alloys, one zirconium alloy and one zinc alloy. The results of the modelling has been compared to the experimental values in the case of the variation of the yield stress and of the plastic strain ratio in the sheet plane. The prediction and the measurement of the texture evolution during cold rolling has been compared, and the effect of the latent hardening has been pointed out. The results obtained with a static model, are in agreement with those obtained with a Taylor model. In order to verify that the critical resolved shear stresses are indenpendent of the model, we have to use other models (i. E. Self-consistent). The experimentalFLD were plotted for four alloys. The FLD calculations were carried out using the Marciniak, Kuczynski approach in wich the yield loci were used as plastic criterion. The theorical and the experimental results were compared
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Berviller, Laurent. "Conception et fabrication integrees de produits forges « net shape » : application aux differentiels forges." Paris, ENSAM, 2005. http://www.theses.fr/2005ENAM0005.
Full textAbstract:
Les travaux présentés ici concernent le domaine de la conception intégrée de produits mécaniques en grande série. La démarche de conception - fabrication concerne la reconception de produits dont le but est d’en améliorer les performances. Le contexte général de cette étude se situe d’une part en pleine évolution des relations entre donneurs d’ordres et sous traitants dont une conséquence est notamment le transfert de la partie conception vers les sous traitants et d’autre part dans une évolution industrielle du métier de la forge vers des produits forgés de hautes qualités dimensionnelles type « net shape ». Notre analyse de la conception des pièces en mise en forme montre que les potentialités offertes par les procédés de mise en forme ne sont pas suffisamment exploitées aujourd’hui. Cela nous a conduit à mettre en place une approche de conception intégrée recouvrant les activités de conception, de fabrication et de contrôle de la fonctionnalité des produits. L’approche décrite peut être résumée en trois phases principales : analyse des activités existantes, identification et acquisition des connaissances et des compétences complémentaires nécessaires à l’amélioration des produits, structuration et capitalisation des connaissances. L’application de l’approche aux pignons forgés de différentiel nous a permis de proposer une géométrie d’engrenage originale et propre aux engrenages forgés. Nous avons également mis en évidence la nécessité de développer un dimensionnement mécanique particulier. La démarche de conception a été appliquée sur deux cas industriels de conception complète de différentielsThe work showed in this paper concern the integrated design of high series mechanicals products. The aim of this project is to increase products performances. To reach this goal, it is important to understand the context of this study. First of all, relations between the customer and the supplier are moving. The main consequence of this change is the transfer of the design step from the customer to the supplier. Moreover, we can observe an evolution of the forge process with the development of high dimensional quality forged components (“Net Shape”) for automotive industry. Our design analyse of forged parts shows the potentialities of those new process are not completely exploited today. This observation led us to create an integrated design approach including manufacture and product functionality control. This one is intuitive because, we think it is essential to adapt our work to the application. Thus, the method can be summarized in three main steps: the analyse of existing activities, the identification and knowledge acquisition to improve products and to finish, the structuring and the capitalization of those knowledge. We have applied the approach to differential forged gears. Thanks to this method, we have created an original gear geometry taking in consideration forge process constraints and potentialities. Moreover, we have highlighted the necessity to develop a specific mechanical dimensioning. The method we have created was tested on two industrial project of new differential design.
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Mariage, Jean-François. "Simulation numérique de l'endommagement ductile en formage de pièces massives." Phd thesis, Université de Technologie de Troyes, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004667.
Full textAbstract:
Ce travail consiste en la mise au point d'une méthodologie simplifiée, utilisable industriellement, de réalisation virtuelle de procédés en formage de pièces massives avec la prise en compte de l'endommagement. Ceci permettra de prévoir l'apparition de l'endommagement ductile en cours de formage des pièces. On pourra agir sur les paramètres technologiques pertinents du procédé afin de retarder cet endommagement pour obtenir des pièces saines, ou au contraire favoriser celui-ci afin de simuler des procédés de coupe. Une formulation théorique générale du couplage comportement-endommagement est introduite, prenant en compte une loi d'évolution de l'endommagement ductile. Sur le plan numérique un soin particulier a été apporté à l'intégration locale des équations d'évolution couplées. Deux modèles sont proposés et discutés en détails: le couplage « fort » et le couplage « faible ». L'algorithme d'intégration utilisé est implicite et utilise une méthode classique de prédiction élastique-correction plastique pour le calcul des incréments des variables internes par un schéma de Newton-Raphson. Le calcul de la matrice tangente consistante prend en compte l'influence de l'endommagement ductile. Pour valider cette méthodologie, une large gamme de procédés dont certains sont issus de l'industrie, tels que le découpage de tôle, la compression de cylindres, le forgeage et l'extrusion d'un croisillon, la mise en forme d'un écrou six-pans, le filage,… est présentée, et comparée avec des essais expérimentaux quand cela est possible. La capacité de cette méthodologie à prédire correctement l'initiation et la propagation de l'endommagement en mise en forme est clairement démontrée
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Daouben, Estelle. "Compréhension des mécanismes d'endommagement en surface des outils de forge à chaud : effets des lubrifiants." Valenciennes, 2009. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/098afdfd-84bc-42ce-801d-630af646d436.
Full textAbstract:
Les conditions de contact et de frottement en forge à chaud engendrent des sollicitations thermomécaniques importantes qui induisent différents modes d’endommagement des outillages. L’objectif principal de la thèse vise à quantifier la capacité des lubrifiants à réduire ou retarder ces endommagements. En premier lieu, le choix d’un banc d’essai de laboratoire permettant la caractérisation tribologique appliquée au domaine de la mise en forme est présentée et justifiée. La méthodologie d’utilisation du banc d’essai est détaillée. Les résultats fournis par le banc sont présentés sous forme d’indicateurs de performances, permettant de quantifier les capacités du lubrifiant à réduire le frottement ou à protéger les surfaces, côtés pièces et côtés outils. Ensuite, une première campagne d’essais montre la fiabilité et la robustesse du banc d’essai, notamment en termes de sensibilité et de répétitivité. Enfin, une seconde campagne d’essais conduit à la qualification des solutions aqueuses graphitées, utilisées comme lubrifiant en forgeage à chaud des aciers. Les résultats présentent les performances du lubrifiant graphité en fonction de sa composition (granulométrie, liant), de son mode d’application où des sollicitations mécaniques qu’il subitThe conditions of contact and friction encountered in hot forging generate important thermo mechanical stresses which induce various damaging modes on the tools. The principal objective of the thesis aims at quantifying the capacity of the lubricants to reduce or delay these damages. First, the choice of a laboratory friction test allowing the tribological characterization applied to hot steel working is presented and justified. The methodology of use of the test bench is detailed. Results provided by the friction test are presented as performance pointers, allowing quantifying the capacities of the lubricant to reduce friction or to protect work piece and tool surfaces. Second, a first series of tests is run. Results show the reliability and the robustness of the test bench, in particular in terms of sensitivity and repeatability. Finally, a second series of tests is performed. It leads to the qualification of the graphite aqueous solutions, used as lubricant in hot forging of steels. The results present the performances of the graphite lubricants according to their composition (grain size distribution, binder), their spraying technique, and the mechanical loadings they undergo
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Slimani, Faouzi. "Modélisation mécanique des aptitudes de formage à chaud des structures minces avec remaillage adaptatif." Troyes, 2012. http://www.theses.fr/2012TROY0012.
Full textAbstract:
Les investigations expérimentales et numériques menées dans le cadre de cette étude constitueront une contribution dans les investigations en matière d’identification et d’essais instrumentés en mise en forme des structures minces. Pour la traction uniaxiale orientée, la compagne d’essais à température ambiante et à chaud a donnée naissance à l’étude de l’effet de certains paramètres physiques qui interviennent lors de la mise en forme. En faisant varier le type de matériau, avec augmentation de la température donne lieu à un gain en contrainte et en allongement pour l’aluminium recuit et un gain remarquable en contrainte pour l’acier doux, l’acier inoxydable et l’aluminium demi dur. De même le changement d’orientation de chargement, ont monté que l’anisotropie dépend de la température et type de matériau. La deuxième campagne concerne le gonflement hydraulique à chaud en expansion libre et avec matrice. Des essais de mesure d’épaisseur sur des éprouvettes circulaires et elliptiques ont montré que l’épaisseur diminue avec l’augmentation de la température et surtout dans les zones d’instabilité plastique. Du coté numérique les résultats de détermination des paramètres d’écrouissage, d’anisotropie et d’endommagement sont optimisés en utilisant des algorithmes spécifiques à chaque étape. La simulation numérique est faite avec remaillage adaptatif afin de minimiser le temps de calcul et en minimisant l’écart entre expérimentation et simulationThe experimental and numerical investigations conducted in this study provide an input in the identification and experimental procedure of thin sheet structure forming. The uniaxial tensile tests at ambient temperature and heat have given some interesting information about the effect of physical parameters involved in the thermo-hydroforming process. By varying the type of material, with increase in temperature leads to an increase in stress and elongation for the annealed aluminum and a remarkable increase in stress for mild steel, stainless steel and aluminum semi hard. Also these tests at moderate temperature improve the formability of the material. The second tests series concern the hydro bulging tests at high temperature of free expansion sheet or the sheet hydroforming with different die geometry. The obtained results of circular and elliptical specimens showed that the thickness decreases with increasing temperature and especially in the areas of plastic instability. Side of the numerical results of determining the parameters of strain hardening, anisotropy and damage are optimized using specific algorithms to each stage. Numerical simulation is made with adaptive remeshing to minimize the computation time and improves the predicted results
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Michel, Jean-François. "Modélisation mécanique et simulation numérique de la mise en forme des structures en très faibles dimensions." Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2064.
Full textAbstract:
Les travaux de recherche concernent le développement et la mise en œuvre de nouveaux critères de détection des défauts de striction localisée/éclatement et de plissement/flambage lors de procédés d'emboutissage et d'hydroformage de structures minces. La striction est considérée comme une instabilité du flux de matière. Elle est modélisée via une Analyse Linéaire de Stabilité (ALS) par méthode de perturbation étendue à un état tridimensionnel. Ainsi, de nouveaux modes de striction sont repérés. De plus, le critère initial est amélioré par la détermination rigoureuse du seuil d'instabilité différenciant l'instabilité effective de l'instabilité absolue. Des Courbes Limites de Formage sont construites pour étudier l'influence de paramètres de comportement matériel sur l'apparition de la striction/éclatement. Enfin l'ALS appliquée à une plaque e flexion pure montre que les défauts observés ne sont pas dus à un phénomène de striction. Concernant le plissement, ce défaut semble plus correspondre à un problème de bifurcation qu'à un problème d'instabilité. Dans cet ouvrage, une nouvelle analyse basée sur l'équilibre d'une plaque est développée. De plus, l'analyse qualitative de Nordlund et Häggblad est reprise. Enfin, un nouveau critère basé sur une méthode de perturbation est développé en annexe. Les modélisations présentées pour la détection de striction/éclatement et de plissement/flambage ont été intégrées dans le code POLYFORMâ de simulation par éléments finis des procédés d'emboutissage et d'hydroformage. L'influence des paramètres de procédés et de comportement matériel sur la prédiction des défauts lors de simulations est présentée. La validation expérimentale des prédictions est réalisée pour un procédé d'hydroformage oscillant. L'influence des paramètres de ce procédé sur l'apparition de défauts est également observéeThe work carried out the development of new criteria for the detection of necking/bursting and wrinkling/buckling defects during hydroforming and stamping of thin components. Localised necking is looked as an instability of material flow. To predict such instability, a Linear Stability Analysis (LSA) by perturbation method is chosen. The initial 2D approach has been extended to a more realistic 3D modelling. This analysis allows considering new instability modes. Moreover, the developed criterion has been improved by the determination of the instability threshold that differentiates absolute instability and effective instability. Forming Limit Curves are built to look at the influence of some material parameters on tensile defects. The LSA applied to a pure bending test shows that necking can not occur on such a test. About wrinkling, this defect does not seem to be an instability phenomenon but a bifurcation one. In this work, a new analysis based on plate equilibrium is developed. Moreover, the Nordlund & Häggblad qualitative analysis is considered. A third criterion has been developed in annex. The necking/bursting and wrinkling/buckling analyses have been integrated in the simulation code POLYFOFORMâ. The influence of stamping and hydroforming processes and material parameters on the defects prediction during simulation is shown. Experimental validation of the prediction has been realised on a tube hammering hydroforming process. The influence of the new process parameters on defects occurrence is looked at
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Belaid, Abedessalem. "Modélisation tridimensionnelle du comportement mécanique de la garniture de forage dans les puits à trajectoires complexes : application à la prédiction des frottements garniture-puits." Paris, ENMP, 2005. http://www.theses.fr/2005ENMP1323.
Full textAbstract:
Réussir le forage d’un puits pétrolier le plus rapidement possible et à moindre coût est devenu un défi continu pour les professionnels du secteur. Pour relever ce défi, un bon dimensionnement des installations de forage s’impose. La meilleure prédiction des pertes liées aux frottements entre la garniture de forage et les parois du puits, notamment pour les puits à trajectoires fortement déviées, est un atout majeur pour ce dimensionnement. Les modèles usuels de prédiction des frottements montrent certaines insuffisances lorsque la trajectoire du puits se complexifie. Un nouveau modèle de calcul de frottements dans les puits de forage à trajectoires complexes a été développé et validé. Ce modèle utilise une méthode tridimensionnelle de reconstitution de la trajectoire intégrant à la fois la courbure et la torsion géométrique. Contrairement aux modèles classiques, qui supposent simplement que la garniture repose par gravité sur la paroi basse du trou de forage et qui négligent souvent la rigidité des tiges, le nouveau modèle rigide calcule la vraie déformée de la garniture de forage à l’intérieur du trou via un algorithme itératif de contact unilatéral. En outre, pour un gain important du temps de calcul, le modèle se base sur une intégration numérique directe des équations d’équilibre local sans avoir recours à la méthode des éléments finis. La comparaison avec un modèle couramment utilisé dans l’industrie de forage, appelé modèle LISSE, a été effectuée sur plusieurs puits réels et théoriques. Il ressort de cette comparaison que le nouveau modèle vient palier plusieurs faiblesses du modèle LISSE dans le cas des trajectoires à géométrie complexeDrilling an oil well rapidly and at lower cost is now becoming a challenge in the drilling industry. To face and carry out this challenge, a good design of the drilling installation is essential. Therefore, predicting correctly friction losses, known as “Torque&Drag”, between the drill string and the borehole is a major asset especially for directional wells with complex trajectories. The existing models of friction calculation show some weaknesses in the case of complex trajectory wells. A new mechanical model of friction calculations inside complex trajectory wells was developed and validated. This model uses a 3D method of wellpath calculations called “Minimum of Torsion” that includes two geometric parameters: curvature and torsion. Unlike traditional models, which assume that the drilling structure lies, by gravity, on the low side of the borehole and often neglect the stiffness of the drill string, the new “Stiff String” model calculates the deformation state of the drilling assembly inside the hole via an iterative contact algorithm. Furthermore, the new model, by using a direct integration method of equilibrium equations, is much more faster than other one solved with finite element method. A comparison with the widely used “Soft String” model was carried out on several actual and theoretical wells. The comparison shows that the new model rectify many weaknesses of the existing model. Confrontations with measured data, in the case of wells having smooth trajectory (low tortuosity), show agreement of both models with field measurements. However the new model has better friction losses prediction when wellpath tortuosity increases
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Ringeval, Sylvain. "Microstructures et textures d'alliages d'aluminium déformés par forgeage croisé (compression multidirectionnelle)." Saint-Etienne, EMSE, 2006. http://www.theses.fr/2006EMSE0009.
Full textAbstract:
Un nouveau montage de compression multidirectionnelle, dont l'intérêt principal réside dans la bonne maîtrise de la température tout au long de l'essai, a été développé au cours de cette thèse. Des essais de forgeage croisé ont été réalisés sur deux alliages d'aluminium polycristallins (AA 3103 et AlMgScZr) et sur des monocristaux Al-0,3%Mn dans des gammes de températures et de vitesses de déformation assez larges, jusqu'à une déformation cumulée de l'ordre de 3. Ces essais ont été caractérisés en termes de rhéologie, de microstructures et de textures de déformation. Enfin, des simulations de texture (hypothèse de Taylor couplée à une interaction entre grains) ont permis de retrouver et d'expliquer une partie des résultats expérimentaux, notamment la saturation rapide de la contrainte pour les températures inférieures à 200°C et l'apparition de trois composantes de forgeage croisé (maille cubique tournée de 45° autour des 3 axes de compression)A new cross-forging device has been developed to enable high strain deformations up to 450°C. Its main advantage is the control of the deformation temperature by means of an original flip mechanism which avoids temperature variations between each compression. Cross-forging tests have been carried out on two polycrystalline aluminium alloys (AA 3103 and AlMgScZr) and on Al-0,3%Mn single crystals over large temperature and strain rate ranges, up to a cumulative strain of about 3. The results were characterised in terms of rheology, microstructures and textures, and a comparison with plane strain compression tests established. Original 3D texture simulations (Taylor model combined with a grain interaction scheme) enabled us to explain some experimental results, namely the rapid stress saturation observed for the polycrystalline alloys strained below 200°C, and the appearance during the test of three texture components (unit cell flip of 45° around each of the three axes)
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Courtois, Philippe. "Application des éléments cinématiques au calcul du forgeage de pièces en déformations planes ou axisymétriques." Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10025.
Full textAbstract:
Méthode d'analyse des écoulements plastiques en forgeage plan et axisymétrique. Méthode de prévision de la contrainte normale à l'interface outil-matière. Application de ces méthodes à des problèmes de mise en forme de difficultés croissantes
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Desayes, Chrystel. "Caractérisation et interprétation d'un volume rocheux fracturé à partir de données de forages : les forages géothermiques de Soultz-sous-Forêts et autres exemples d'échantillonnages unidirectionnels." Chambéry, 1995. http://www.theses.fr/1995CHAMS023.
Full textAbstract:
Notre intérêt s'est porté sur l'étude des fractures a l'intérieur de volumes rocheux grâce à des données de forages sur deux sites: à Soultz-Sous-Forêts (Alsace) ou les forages traversent le socle granitique du graben du Rhin formant un futur réservoir géothermique, à Ravenscar (Yorkshire) ou les forages traversent une série deltaïque jurassique constituant le prolongement d'un réservoir pétrolier. A Soultz, les fractures ont été étudiées sur carottes et sur images de paroi. L'histoire tectonique du granite a été mise en évidence à partir de l'étude des failles striées présentes sur les carottes, et complétée par une étude microtectonique dans les Vosges. L'histoire cénozoïque ainsi déterminée correspond à celle du graben du Rhin. L'analyse des fractures verticales induites observées sur les images de paroi de deux puits indique une compression actuelle nw-se a nnw-sse. Cette variation directionnelle de la contrainte actuelle est confirmée par d'autres mesures de contraintes in situ. Sur les carottes et les images de paroi, de nombreuses fractures sans cisaillement apparent ont été analysées et l'origine de la plupart d'entre elles est liée à la distension e-w qui a permis l'ouverture du graben du Rhin à l'oligocène. Nous avons également mis en évidence une fracturation latente créée durant cette distension et responsable de fractures de relaxation. A plus grande échelle, les microfractures sont constituées par les trainées d'inclusions fluides dans les cristaux de quartz. Nous avons observé plusieurs familles liées à la distension e-w, mais également des familles liées à des épisodes compressifs. Les images de paroi montrent une densité de fracturation plus faible que l'observation des carottes, cependant l'organisation des familles est identique. Sur le site de Ravenscar, la distribution des espacements entre fractures le long de différents échantillonnages unidirectionnels suit une loi exponentielle négative. Cependant, la densité de fracturation varie suivant les échantillonnages
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Davoodi, Behnam. "Etude du comportement quasi-statique et dynamique des matériaux métalliques à haute température : simulation numérique du formage à chaud." Rennes, INSA, 2006. http://www.theses.fr/2006ISAR0010.
Full textAbstract:
L'objectif de cette these reside dans le recherche de lois de comportement pour la simulation du formage a chaud de metal a grandes vitesses de deformations. On s'y interesse plus particulierement a l'etude du comportement dynamique de l'aluminium 5083 a partir d'essais a chaud sur le systeme shpb pour l'identification des parametres de la loi de comportement a grandes vitesses de deformation et hautes temperatures. Une nouvelle geometrie d'echantillon (de type haltere) est proposee pour faciliter le test shpb a hautes temperatures. La capacite de cet echantillon a maintenir sa temperature entre la coupure du systeme de chauffage et l'impact du projectile, avec ou sans contact l'instant de prealable avec les barres, a ete comparee a celle de l'echantillon cylindrique a partir d'experiences et de simulations par la methode des elements-finis. La forme de l'echantillon a ete optimisee en comparant tous les resultats obtenus experimentalement et par simulation. Les parametres des modeles de materiau ont ete identifies grace a des donnees experimentales en utilisant la methode de l'analyse inverse. Pour la validation des modeles de materiau, des tests shpb ont ete simules a differentes vitesses de deformation et differentes temperatures. Le code d'elements finis abaqus/explicite a ete utilise pour ces simulations. La methode de validation utilisee ici a ete de comparer l'historique des contraintes mesurees par des jauges sur les barres de pression avec ces memes contraintes obtenues par simulation. En conclusion de ce travail, un exemple d'application sur un procede de formage a chaud d'un panneau d'aluminium utilise dans l'aeronautique est presente, simule et etudie par une modelisation aux elements finisThe objective of this thesis lies within the general scope of searching constitutive equations for simulation of hot metal forming at high strain rate. In particular, we are interested in studying the dynamic behavior of aluminum 5083 by utilizing the shpb system for identification of the constitutive equation parameters at high strain rates and high temperatures. A new specimen in the form of a halter is introduced to facilitate the shpb test at an elevated temperature. The ability of this specimen to maintain its temperature, relative to the cylindrical specimen, between the cut-off of the heating device and prior to the impact of the striker, with or without contact with the pressure bars, has been studied via both experimental tests and finite element methods. The form of the specimen was optimized by comparing all the results obtained in experiments and by simulation. The parameters for all material models are identified from experimental data by using the inverse analysis method. For validation of the material model, shpb test is simulated at various strain rates and various temperatures. The explicit finite element code abaqus is used in these simulations. The validation methodology used here is to compare the recorded strain gauge histories measured on the pressure bars with the histories of the simulated strain gauges. Finally, an example is presented, where the process of hot forming of aluminum panels of airplanes is simulated and studied via fe modeling
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Oulahna, Ahmed. "Etude du comportement du grès rouge de Wildmoor. Application à l'analyse de stabilité d'un forage pétrolier en cours de creusement et de production." Phd thesis, Marne-la-vallée, ENPC, 1996. http://www.theses.fr/1996ENPC9622.
Full textAbstract:
Ce mémoire porte sur l'étude du comportement et de la rupture d'une roche (grès rouge de Wildmoor) de réservoir lors de l'exécution et de la mise en production d'un forage pétrolier. Divers chemins de sollicitations, en conditions axisymétriques (essais de compression uniaxiale et triaxiale et essais d'extension), ont permis de caractériser le comportement mécanique de la roche. Les essais avec cycles de charge-décharge ont permis de quantifier l'endommagement du matériau. La loi de comportement développée tient compte de la dépendance en contraintes des paramètres élastiques du matériau et de l'endommagement. Le comportement plastique de la roche est décrit par un critère de Mohr-Coulomb non-linéaire tenant compte de la dépendance en pression des paramètres plastiques (coefficients de frottement et de dilatance) de la roche. Il comporte une phase d'écrouissage isotrope en frottement suivi d'une phase de radoucissement cinématique de la cohésion. Ce modèle de comportement est appliqué à l'étude de la localisation des déformations dans le cadre d'une théorie de plasticité non-coaxiale. L’application à l'étude de stabilité d'un forage pétrolier a comporté le développement d'un programme fortran de calcul du champ de contraintes autour d'un puits en cours de creusement et de production. L’étude des conditions d'apparition de différents modes d'instabilités (formation de bandes de cisaillement et instabilité de surface) a mis en évidence l'influence de la dilatance de la roche, de la profondeur du forage et du gradient de pression lors de la mise en production du puitsThis study concerns the mechanical behaviour and the failure conditions of a reservoir rock (red Wildmoor sandstone) Several stress paths, in axisymetric conditions (uniaxial and triaxial compression tests, extension tests), have allowed to characterize the constitutive behaviour of the rock. The material damage is quantified through triaxial compression tests with loading and unloading cycles. The constitutive law developed takes into account the stress and damage dependency of the leastic parameters. The plastic hebaviour of the rock is described by a non-linear Mohr-Coulomb criteria which takes into account the pressure dependency of the plastic parameters (friction and dilatancy coefficient). It involves an isotropic friction hardening phase and a kinematic cohesion softening one. This constitutive model is extended to non-coaxial plasticity theory for appropriate prediction of strain localization. Borehole stability during the drilling phase and the production phase is studied. This involves the developpement of a code to compute the stress field around the borehole during drilling and oil production. The study of the occurrence of various instabiity modes (shear band formation, surface instability) has shown promineately the influence of the dilatancy of the rock, the depth of the borehole and the pressure gradient applied at the borehole wall during production
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Traversa, Paola. "Réponse sismique à un forçage magmatique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00458918.
Full textAbstract:
Dans ce travail nous étudions la réponse sismique d'un volcan à différents processus magmatiques, avec l'objectif de remonter à la physique qui les dirige. Les séries temporelles de sismicité enregistrées sur des volcans basaltiques nous ont permis d'identifier des motifs caractéristiques d'activité sismique pendant les phases (i) inter-éruptive, (ii) d'alimentation du réservoir, (iii) de fissuration du réservoir et fuite du magma, et (iv) d'injection de dyke. La sismicité enregistrée pendant les phases de repos reproduit le comportement de la sismicité tectonique ordinaire. Pendant la dernière phase immédiatement précédente l'éruption, nous observons un taux de sismicité stationnaire sur différents volcans, qui accompagne l'injection du dyke. Il nous révèle que la propagation de la fracture, guidée par le fluide, est un processus stationnaire, indépendant de l´échelle. De telles caractéristiques évoquent l'endommagement enregistré lors d'essais de fluage à déformation contrôlée, et impliquent l'impossibilité de prédire le temps d'occurrence de l'éruption. Cela suggère que le taux de sismicité stationnaire qui accompagne une intrusion est proportionnel à un taux constant d'approvisionnement de magma du réservoir. Grâce à un modèle numérique de propagation de dyke, nous avons validé l'hypothèse qu'un flux constant de magma qui alimente le dyke est en accord avec la dynamique du volcan. L'application de ce modèle nous permet alors de contraindre une taille minimale pour le réservoir magmatique et une valeur maximale pour la surpression du magma dans le réservoir du Piton de la Fournaise (Réunion). L'exploration de la séquence sismique induite par l'intrusion d'un dyke en 2000 aux Îles Izu (Japon) nous permet de quantifier les perturbations de contrainte induites en temps et en espace par ce gigantesque dyke. Nous montrons que l'intrusion d'un dyke peut être assimilée à un ”événement lent”. Cela nous permet de suivre l'évolution de l'endommagement de la matrice rocheuse au cours de la propagation de la fracture. Pour le volcan andésitique Ubinas (Pérou), nous identifions une accélération moyenne de sismicité Long Période (LP) précédant les explosions et autres LP. Cela apporte de nouvelles évidences que les LP correspondent à un endommagement fragile au sein d'un conduit rempli de fluide.
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Michel, Bruno. "Modélisation thermo-elasto-visco-plastique de procédés de formage des métaux." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0101.
Full textAbstract:
L' étude. Porte dans un premier temps sur la modélisation de l'écoulement plastique lors duforgeage par une méthode éléments finis. Différentes formulation sont proposées : - formulation visco-platique avec résolution de l’incompressibilité par pénalisation ou multiplicateurs de langage ; -formulation élasto-visco-plastique. Dans une seconde partie, le problème de diffusion de la chaleur est résolu par une méthode éléments finis avec conditions aux limites de rayonnement et de convection. Enfin, les modélisations thermique et mécanique sont couplées et implémentées dans un code de simulation du forgeageDifferent finite element formulations for plastic flow during metal forming are proposed : - with visco-plastic behaviour with penalty method or Lagrange multiplier ; -with elasto-visco-plastic behaviour. The heat balance equation is solved also with a finite element formulation for convection and radiation boundary conditions. Finally, the mechanical and thermal formulation are coupled and implemented in a metal forming simulation software
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Barreau, Matthieu. "Stability analysis of coupled ordinary differential systems with a string equation : application to a drilling mechanism." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30058.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l'analyse de stabilité de couplage entre deux systèmes, l'un de dimension finie et l'autre infinie. Ce type de systèmes apparait en physique car il est intimement lié aux modèles de structures. L'analyse générique de tels systèmes est complexe à cause des natures très différentes de chacun des sous-systèmes. Ici, l'analyse est conduite en utilisant deux méthodologies. Tout d'abord, la séparation quadratique est utilisée pour traiter le côté fréquentiel de ce système couplé. L'autre méthode est basée sur la théorie de Lyapunov pour prouver la stabilité asymptotique de l'interconnexion. Tous ces résultats sont obtenus en utilisant la méthode de projection de l'état de dimension infinie sur une base polynomiale. Il est alors possible de prendre en compte le couplage entre les deux systèmes et ainsi d'obtenir des tests numériques fiables, rapides et peu conservatifs. De plus, une hiérarchie de conditions est établie dans le cas de Lyapunov. L'application au cas concret du forage pétrolier est proposée pour illustrer l'efficacité de la méthode et les nouvelles perspectives qu'elle offre. Par exemple, en utilisant la notion de stabilité pratique, nous avons montré qu'une tige de forage controlée à l'aide d'un PI est sujette à un cycle limite et qu'il est possible d'estimer son amplitudeThis thesis is about the stability analysis of a coupled finite dimensional system and an infinite dimensional one. This kind of systems emerges in the physics since it is related to the modeling of structures for instance. The generic analysis of such systems is complex, mainly because of their different nature. Here, the analysis is conducted using different methodologies. First, the recent Quadratic Separation framework is used to deal with the frequency aspect of such systems. Then, a second result is derived using a Lyapunov-based argument. All the results are obtained considering the projections of the infinite dimensional state on a basis of polynomials. It is then possible to take into account the coupling between the two systems. That results in tractable and reliable numerical tests with a moderate conservatism. Moreover, a hierarchy on the stability conditions is shown in the Lyapunov case. The real application to a drilling mechanism is proposed to illustrate the efficiency of the method and it opens new perspectives. For instance, using the notion of practical stability, we show that a PI-controlled drillstring is subject to a limit cycle and that it is possible to estimate its amplitude
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Colin, Aurélie. "Hétérogénéités de déformation au cours du forgeage d'aubes en alliage de titane TA6V." Saint-Etienne, EMSE, 2007. http://www.theses.fr/2007EMSE0011.
Full textAbstract:
Les bandes de cisaillement, apparaissant durant le forgeage à chaud d’aubes en alliage biphasé TA6V, sont caractérisées par des textures très marquées, un allongement important d’une partie des nodules primaire dans la direction d’allongement de l’aube et par une transformation de phase non négligeable. Des essais de forgeage instrumentés ont montré qu’une augmentation de la sévérité du cisaillement est associée à une augmentation de la quantité de déformation et de la vitesse de déformation appliquées, une diminution de la température de chauffage, une température initiale hétérogène au sein du lopin. D’autre part, une simulation numérique sous Abaqus, associée à une subroutine matériau Vumat a mis en évidence la localisation intense de la déformation, de la vitesse de déformation et de la température et d’une contrainte plus faible au sein des bandes. Enfin un critère d’évolution a été mis en place afin de détecter la formation et le développement des bandes de cisaillementShear bands may occur during hot forging of titanium alloy blades in the / range. They are characterised by intense textures, huge stretching of part of primary nodules along the direction of macroscopic lengthening and by a non negligible phase transformation. Instrumented forging tests showed that an increase in the intensity of shearing is associated with an increase of applied strain and strain rate, a decrease of the heating temperature and a heterogeneous initial temperature within the piece. In addition, a numerical simulation carried out with Abaqus, associated with a user subroutine Vumat to define the material behaviour gave information about the mechanical parameters within the bands : intense localisation of strain, strain rate and temperature and low stress linked to the material softening. Finally a criterion of evolution was set up in order to detect the onset and the development of shear bands
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Hamdi-Bellini, Radia. "Comportement quasi-statique et dynamique des aciers pour frappe et forge à froid." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1018.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de caractériser l'écrouissage, l'effet de la température et de la vitesse sur l'écoulement des nuances de frappe et forge à froid. Pour modéliser le comportement de ces aciers, il a été nécessaire de développer tous les outils indispensables pour cette caractérisation : méthodologies d'essais, procédures de dépouillement, logiciels d'analyse, modèle de description du comportement. . . Ainsi, au cours de cette étude, de nombreux essais de traction et compression ont été menés ; les domaines explorés en grandes déformations, en vitesse de déformation (de 10-4 à plus de 800 s-1) et en température (de 20°C à 400°C) couvrent sensiblement ceux des procédés industriels. Pour caractériser le comportement en dynamique (800 s-1) jusqu'aux grandes déformations, un essai de compression original a été mis au point sur un mouton vertical dont le principe de fonctionnement est basé sur la chute d'une masse. Des simulations numériques ont permis de dimensionner l'ensemble du montage et d'optimiser la géométrie de la cellule d'effort. De plus, un programme de dépouillement des ces essais, Compdyna, a été développé. En utilisant une méthode inverse, il permet d'une part de lisser le signal acquis (force-déplacement) et d'autre part de calculer la loi d'écoulement (contrainte-déformation) pour l'essai traité. L'ensemble de cette étude a abouti, parallèlement, à la mise au point d'un modèle de comportement et au développement d'un logiciel, IdMod, permettant l'identification des coefficients de ce modèle à l'aide d'une procédure d'optimisation algorithmique. Ce modèle phénoménologique décrit l'écrouissage, l'effet de la température et de la vitesse de déformation. Pour finir, le modèle de comportement a été identifié pour de très nombreuses nuances d'acier utilisées en frappe et en forge à froid.
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Cabrol, Elodie. "Étude et compréhension des mécanismes d'endommagement de surface de matrices de forgeage à chaud rechargées." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2015. http://www.theses.fr/2015EMAC0012.
Full textAbstract:
Dans le domaine du forgeage à chaud de pièces aéronautiques, les matrices en acier sont couramment rechargées, sur quelques millimètres d’épaisseur, par un alliage base cobalt (Stellite 21) déposé par procédé de soudage à l’arc (MIG). Dans le cadre de ce travail de thèse, ce rechargement « classique» est comparé à des rechargements Stellite 21 et Stellite 6 déposés par deux procédés émergents dans ce domaine, le PTA et le LASER. L’objectif est d’apporter des éléments de compréhension aux mécanismes d’endommagement de surface, notamment par écoulement plastique, de ces différents rechargements afin de dégager des voies d’amélioration pour augmenter la durée de vie des matrices. Pour cela, des essais tribologiques (semi-industriels et laboratoire) ont été mis en œuvre pour créer des endommagements de surface comparables à ceux observés sur matrices industrielles. Associées à ces essais, des investigations microstructurales, structurales et mécaniques multi-échelles ont été réalisées (traction, flexion, microdureté, MO, MEB, MEB-STEM, DRX, EBSD). Selon les couples « nuance/procédé » de rechargement, des mécanismes de déformation plastique par glissement des dislocations parfaites et par transformation de phase CFC en HC ont été identifiés. L’activation de ce dernier a pu être reliée à la température de transformation allotropique CFC/HC du cobalt. Cette température dépend à la fois (i) des éléments d’addition, variant en fonction de la nuance déposée (Cr, C,...), (ii) de la dilution (variation de la teneur en Fe) liée aux paramètres de soudage et (iii) du nombre de couches déposées. De plus, une influence significative de la transformation de phase sur l’évolution du coefficient de frottement a été mise en évidence. En effet, dans le cas où la transformation de phase n’est pas observée, le coefficient de frottement est stable durant l'essai alors qu'une chute de la courbe de coefficient de frottement a été reliée avec la transformation de phase CFC en HC. Parallèlement, l'écoulement plastique des dendrites est observé en extrême surface sur quelques dizaines de micromètre d'épaisseur dans la direction de glissement. Cet écoulement est associé à une forte texturation morphologique et cristallographique de la phase identifiée (CFC ou HC), avec une orientation des plans de plus grande densité atomique parallèlement à la surface de glissement. Les résultats montrent également que sous sollicitations tribologiques, un important durcissement est observé en surface (jusqu'à 90%) et une corrélation a pu être établie entre l'augmentation de la microdureté et le taux de déformation plastiqueIn the field of hot forging of aeronautical parts, the steel dies are commonly hardfaced, on few millimeters thick, by a cobalt-based alloy (Stellite 21) deposited by arc welding (MIG). As part of this thesis, this "classic" hardfacing is compared to Stellite 21 and Stellite 6 hardfacings deposited by two emerging processes in this area, the PTA and the LASER one. The objective is to assess surface damage mechanisms, especially induced by plastic strain, of these various hardfacings. Tribological tests (laboratory and semi-industrial) were used to create surface damage comparable to those observed in industrial dies. Associated with these tests, multiscale microstructural, structural and mechanical investigations have been performed (tensile, bending, microhardness, OM, SEM, STEM, XRD, EBSD). According to the « material/process » couple, plastic strain mechanisms by perfect dislocation glide and by FCC to HCP phase transformation have been identified. The activation of the latter has been connected to the temperature of the allotropic phase transformation (FCC/HCP) in cobalt. This temperature depends on (i) the alloying elements, varying according to the deposited grade (Cr, C, ...), (ii) the dilution (Fe content evolution) connected to the welding parameters and (iii) the number of deposited layer. Moreover, a significant influence of the phase transformation on the evolution of the friction coefficient has been evidenced. Indeed, if the phase transformation is not observed, the friction coefficient is stable during the test, while a drop of the friction coefficient curve is connected with the FCC to HCP phase transformation. Moreover, the plastic flow of dendrites is observed at the extreme surface, on a few tens of micrometres in thickness, in the direction of sliding. It is associated with a high morphologic and crystallographic texturing of the identified phase (FCC or HCP), with the highest atomic density planes mostly oriented parallel to the sliding surface. The results also show that, under tribological laodings, a significant hardening is observed on the surface (up to 90%) and a correlation has been established between the increase in the microhardness and the plastic deformation ratio
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Amokrane, Kamel. "Contribution à l'analyse statistique des diagraphies instantanées en génie civil." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10521.
Full textAbstract:
Considerations generales sur les forages destructifs, suivies de la description de methodes d'optimisation des maillages des sites ainsi que d'outils statistiques d'evaluation de la representativite et variabilite des donnees (fonctions d'autocorrelation, analyse variographique et krigeage, decoupage et techniques de filtrage statistique des signaux)
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Morestin, Fabrice. "L'informatique au service de la mécanique des solides." Habilitation à diriger des recherches, INSA de Lyon, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00462330.
Full textAbstract:
Ce dossier est constitué en vue de l'obtention d'une habilitation à diriger des recherches. Après la présentation de mon curriculum vitæ qui permettra au lecteur de manière factuelle et temporelle de retracer mon parcours professionnel, ce document se compose d'une synthèse de mon activité d'enseignant-chercheur elle-même divisée en quatre parties : activités d'enseignement, activités de gestion, activités de valorisation et activités de recherche. Une petite explication s'impose concernant le titre de cette habilitation car c'est une clef importante pour comprendre le fil conducteur de mon parcours en tant qu'enseignant chercheur. « L'informatique au service de la mécanique des solides » peut paraître un titre un peu étrange pour l'habilitation à diriger des recherches d'un mécanicien mais il reflète fidèlement ma passion pour « l'informatique », néologisme inventé en 1962 par un journaliste nommé Philippe Dreyfus, qui est la contraction des mots « traitement de l'informa...tion auto...matique ». Ce mot d'origine typiquement française qui se traduirait plutôt par « computer science » en anglais a été adopté en 1967, (année de ma naissance !) par l'Académie Française pour désigner la « science du traitement de l'information ». Ce n'est que beaucoup plus tard que je découvris l'origine profonde de cette science qui vit le jour dans les années 40 au tournant de la guerre, dans les esprits de grands hommes comme Alan Turing créateur de la "machine universelle" (General Problem Solver), Claude Shannon fondateur de la théorie de la communication, Norbert Wiener un des pères de la Cybernétique, John Von Neumann dont les théories fonctionnelles se trouvent toujours dans nos ordinateurs actuels, pour ne citer que ceux qui m'ont le plus marqué. L'ensemble de mes activités d'enseignement et de recherche au cours de ces 14 années sont sous tendues par ma passion pour l'informatique, et c'est sous cet angle de vue qu'est rédigé ce mémoire.
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Segal, Anne. "Élaboration d'un modèle microstatistique linéaire de la rupture fragile et application à la stabilité des forages profonds." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0113.
Full textAbstract:
Le critère de Mohr Coulomb n'explique que de façon très qualitative. L'écaillage de la paroi d'un forage et sous estime l'intensité du seuil de rupture. Le but de ce travail est de proposer une approche microstatistique linéaire de la rupture dont l'application au cas des forages pétroliers permet de prédire quantitativement le seuil d'instabilité. Ce modèle, basé sur des probabilités de rupture de volumes élémentaires, met en évidence l'influence du rayon sur la stabilité du puits
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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 forgéeIn 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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Gouache, Thibault. "Forage alternatif dual de régolithe extra-terrestre : évolution d'une solution bio-inspirée." Toulouse, ISAE, 2011. http://www.theses.fr/2011ESAE0011.
Full textAbstract:
Identifier des traces de vie sur la Lune ou sur Mars requiert des forages. Les contraintes très fortes sur les systèmes spatiaux et les environnements à faible gravité nuisent aux performances des foreuses rotatives. Une solution innovante a été identifiée chez un insecte qui creuse dans le bois pour déposer ses œufs. Des tests ont montré la faisabilité d’imiter cet insecte pour creuser sans force ou appui extérieur. Ce doctorat poursuit le développement du concept de forage bio-inspiré surtout pour forer dans le régolithe extra-terrestre. Cette nouvelle technique est nommée « Dual Reciprocating Drilling » (DRD). Tout d’abord, des simulants de régolithe lunaire et martien ont été testés ainsi que leurs méthodes de préparation. DRD a été testé pour la première fois dans du régolithe. L’importance du dérapage (slippage en anglais) a été identifiée. Des mécanismes de pénétration du régolithe par le DRD ont été proposés. Une seconde expérience a permis de raffiner les mécanismes de pénétration du régolithe. L’importance des mouvements latéraux lors du forage a été identifiée. Finalement un code utilisant les éléments discrets a été implémenté sur des GPU (Graphical Processing Units) permettant la première simulation d’interaction tête de forage - régolithe avec plus d’un million de particules. Avant ces travaux, DRD était vu comme capable de développer sa propre force de progression. Dans le régolithe DRD a besoin d’une force externe pour progresser. Cependant DRD permet de réduire cette force (grâce aux mouvements latéraux). Une proposition d’architecture système reflétant cette nouvelle compréhension a été faite.
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Bourdin, Jean-Philippe. "Approche numérique pour la conception de structures spatiales obtenues par formage revenu." Compiègne, 1999. http://www.theses.fr/1999COMP1219.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est de définir une démarche numérique pour aider à la mise au point du procédé de formage revenu des fonds de réservoir du lanceur Ariane 5. Cette mise au point est basée sur des calculs de structure par éléments finis utilisant le code industriel ABACUS associés a des procédures numériques d'amélioration des solutions. Plusieurs objectifs sont ciblés : l'identification de la loi de comportement, la conception de la forme des outils et des dimensions de la tôle via ses contours et sa répartition d'épaisseurs. Les techniques utilisées ont été induites par le fait qu'on utilisait un code du marché et que le procédé était très près du flambage et ne permettait pas beaucoup de liberté. Effectuer l'optimisation globale du procédé en couplant la forme et le dimensionnement relevait du défi impossible, à cause de la complexité et de l'instabilité du procédé. Il a été nécessaire de définir une stratégie d'optimisation. On a ainsi choisi de découpler la forme et les épaisseurs (ce qui est confirmé par l'expérience), permettant par ailleurs d'avoir des temps de calcul admissibles. Ce travail est un travail précurseur pour l'optimisation d'un problème aussi complexe qui nécessitait des compromis entre temps de calcul, nécessité de précision et instabilité. Les configurations obtenues ont permis de réduire de beaucoup les erreurs de forme mais pas d'entrer dans les tolérances industrielles souhaitées il serait peut-être intéressant de les remettre en cause, celles-ci étant peut-être inaccessibles.
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Laage, de Meux Benoît de. "Modélisation des écoulements turbulents en rotation et en présence de transferts thermiques par approche hybride RANS/LES zonale." Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2012. https://theses.hal.science/docs/00/74/35/42/PDF/these_de_Laage.pdf.
Full textAbstract:
La simulation numérique d'écoulements turbulents dans les systèmes de refroi- dissement de joints de pompes hydrauliques demande à considérer des domaines de calcul très étendus et des temps d'intégration très longs. La modélisation hybride RANS/LES zo- nale pourrait permettre de reproduire, dans un temps de calcul acceptable industriellement, l'ensemble des phénomènes thermiques et dynamiques en présence. L'approche consiste à faire interagir une simulation des grandes échelles (LES), représentant finement les phé- nomènes instationnaires de la turbulence dans certaines régions critiques de l'écoulement, avec l'approche statistique (RANS), moins coûteuse numériquement et dont la mise en oeuvre dans le reste du domaine permet de rendre compte des variations globales imposées à l'écoulement (injection d'eau froide dans de l'eau chaude, rotation de l'arbre et de la roue, etc. . . ). Dans cette optique, une étude détaillée des modélisations adaptées aux écoulements en rotation est réalisée, suivant les deux approches RANS et LES. De nombreux modèles de turbulence sont comparés sur un cas test de canal en rotation. Le couplage zonal aux faces de bord par la méthode des structures turbulentes synthétiques (SEM) est étudié et une méthode innovante de couplage volumique par force de rappel (Forçage Linéaire Ani- sotrope) sur une zone de recouvrement RANS/LES est proposée. Ces deux méthodes sont étendues pour la première fois à la thermique. Les simulations hybrides RANS/LES zonales présentées, sur des cas test de canal fixe, en rotation ou en convection forcée, montrent la faisabilité de telles modélisations pour des applications industriellesThe numerical simulation of turbulent flows in cooling system of hydrau- lic pumps sealing requires considering large computational domains and long integration times. The zonal hybrid RANS/LES modelling of turbulence could deal with such appli- cations, in order to reproduce the whole thermal and dynamical phenomena of the flow, with a computational cost compatible with industrial studies. This approach aims at pro- perly interfacing a Large Eddy Simulation (LES), which provides an accurate unsteady description of turbulence in some critical regions of the flow, with the statistical RANS approach, less demanding in computational resources, applied in the whole remaining fluid domain in order to take into account the imposed global variations of the flow (cool water injection in hot water, shaft and rotor rotation,. . . ). To this end, a detailed study of tur- bulence models appropriate for rotating flows is presented, following both the RANS and the LES approaches. Numerous turbulence models are compared in the rotating channel flow test case. The zonal coupling at boundary faces using the Synthetic Eddy Method (SEM) is studied and an innovative volumic coupling using a source term on overlapping RANS/LES area, the Anisotropic Linear Forcing, is proposed. For the first time, these two coupling methods are extended to heat transfer. The present zonal hybrid RANS/LES computations of static or rotating channel flows in isothermal or forced convection regimes, show the applicability of such modelling for industrial studies
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Falipou, Marc. "Tribologie du contact verre-métal à haute température : Application au formage du verre creux." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1998. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1752_mfalipou.pdf.
Full textAbstract:
Le procédé de formage des articles en verre creux suppose la pratique d'une lubrification manuelle périodique des organes en contact avec le verre. Cette lubrification étant à l'origine de nombreux défauts du procédé, cette étude a pour objectif de la supprimer pendant au moins 48 heures. La première étape consiste, suite à un examen du système actuel, à élaborer les outils servant à la simulation tribologique expérimentale des deux types de contact verre-métal identifiés. Un premier dispositif, baptisé capteur de chargement, permet l'étude in vivo (sur machine de production), du contact dynamique représentatif du chargement de la paraison dans le moule ébaucheur. Une modélisation mécanique, complète par une justification théorique, la pertinence de cet outil. Un second dispositif baptisé presse à verre, permet l'étude à l'échelle du laboratoire du contact statique verre-metal, représentatif du démoulage de l'ébauche. La seconde étape expose les résultats de l'étude expérimentale de ces deux types de contact, conduite à la fois sur des métaux dits "modèles" et sur des substrats industriels. II ressort que ces contacts sont essentiellement gouvernés par trois facteurs : les processus de formation d'une couche de transition entre le verre et les oxydes métalliques du substrat, l'épaisseur de couche d'oxydes métalliques et enfin, dans le cas du contact dynamique, la morphologie de surface du substrat. La cinétique de formation de la couche de transition dépend de la nature des oxydes en présence et de la viscosité du verre. L'ensemble des observations expérimentales, couplées au cahier des charges des matériaux de moulerie à utilisation verrière, permettent de formuler des recommandations industriellesThe hollow glass forming process requires a periodic lubrication of the metallic parts in contact with glass. As this lubrication induces many process defects, the objective of this study is to propose new outlooks in order to reduce it to 48 hours. A first step consists in building experimental tools, on the basis of the examination of the present industrial system, dedicated to the tribological study of two different contacts. The first tool, called loading sensor, allows the in vivo investigation (directly on the forming machine) of the dynamic contact, representative of the loading step of the parison inside the blank mould. A complementary mechanical modelling justifies the pertinence of this apparatus. A second tool, called glass press apparatus, allows to investigate at a laboratory scale the glass to metal sticking phenomenon representative of the blank demoulding. A second step exposes the experimental results obtained with model and industrial substrates, in both dynamic and static situations. We observe that those contacts are essentially dependant on three parameters : the formation process of a transition layer between the glass and the metallic oxides coming from the substrate, the thickness of this oxide layer, and at least in the case of the dynamic contact, the surface morphology of the substrate. The formation kinetic of the transition layer depends on the nature of the oxides at the interface and on the glass viscosity. All the experimental observations, linked with the glass moulding material requirements, finally allow to formulate industrial proposals
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Ly, Rith. "Modélisation multi-physique d'actionneurs piézoélectriques et essais d'assistance au forgeage." Thesis, Metz, 2010. http://www.theses.fr/2010METZ015S/document.
Full textAbstract:
Le travail présenté concerne la modélisation d'actionneurs piézoélectriques utilisés comme générateur de vibrations mécaniques pour l'assistance à la mise en forme de matériaux massifs. L'actionneur multicouche est monté en mode encastré-libre et seule la direction de déplacement longitudinale est considérée dans le cadre de ces travaux de recherche. La modélisation est fondée sur l'application du principe d'Hamilton pour établir les équations du mouvement du système global. L'approche analytique utilise une décomposition modale pour résoudre les équations de fonctionnement de l'actionneur piézoélectrique. Un modèle de type fonction de transfert entrées-sorties permet l'analyse des réponses dans les domaines temporel et fréquentiel. La difficulté du modèle analytique est de recalculer toutes les données modales dés que les conditions aux limites sont modifiées. Une approche par éléments finis placés selon la direction longitudinale de l'actionneur est également développée. Par comparaison au modèle analytique, une étude de la précision de modèle par éléments finis fonction du nombre d'éléments est effectuée. Les deux modèles développés sont ensuite couplés à un modèle analytique simplifié du procédé de forgeage basé sur des lois viscoplastiques afin de modéliser l'ensemble du procédé soumis à des vibrations mécaniques. Le principal avantage de ce modèle tient en la possibilité d'analyser et d'optimiser l'ensemble actionneur-procédé.Une comparaison entre les simulations par éléments finis sous Forge2008®, le modèle de couplage et les essais expérimentaux est présentée. Lors des essais, l'actionneur piézoélectrique alimenté par un onduleur de tension commandé en modulation à largeur d'impulsion fait vibrer la matrice inférieure à des amplitudes allant de 0 à et 80 um des fréquences entre 10 et 130Hz. La comparaison des résultats expérimentaux et des simulations dans le cas d'un écrasement plan est encourageante. La modélisation du comportement du dispositif expérimental constitue un élément de base d'un futur outil de conception des dispositifs mécaniques vibrantsThe work presented concerns the modelling of piezoelectric actuators used as a generator of mechanical vibrations for assistance in shaping bulk materials. The multilayer actuator is set in clamped-free mode and only the direction of longitudinal displacement is considered in the context of this research. The modelling is based on the application of Hamilton principle to establish the equations of motion of the global system. The analytic approach uses a modal composition to solve the equations of operation of the piezoelectric actuator. A transfer function of Multiple-Input Multi-Output (MIMO) systems permits the analysis of the responses in time and frequency domains. The difficulty of the analytical model is to recalculate all the modal data when the boundary conditions are changed. A finite element approach placed along the longitudinal direction of the actuator is also developed. Compared to the analytical model, a study of the accuracy of finite element model function of the number of elements is performed. The two models developed are then coupled to a simplified analytical model of the forging process based on viscoplastic laws in order to model the entire process subject to mechanical vibrations. The main advantage of this model lies in the ability to analyze and optimize the entire process actuator. A comparison between the finite element simulations under Forge2008®, the coupling model and experimental tests is presented. During testing, the piezoelectric actuator fed by Pulse Width Modulated voltage inverter vibrates the lower die at amplitudes ranging from 0 to 80 um and frequencies between 10 and 130Hz. The comparison of experimental results and simulations in the case of upsetting process is encouraging. The modelling of the behaviours of the experimental device constitutes a basic element of a future design tool of vibrating mechanical devices
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Germann, Laurent. "Microstructures et comportement mécanique des aluminiures de titane de type TI2ALNB." Paris, ENMP, 2003. http://www.theses.fr/2003ENMP1139.
Full textAbstract:
En raison de leur faible densité et bonne tenue mécanique à haute température, les aluminiures de titane Ti2AlNb sont des candidats potentiels pour des applications dans les turboréacteurs. Or ils présentent une ductilité à l'ambiante limitée (<1%). Ces travaux en partenariat avec le DMRL (Inde) et le groupe SNECMA ont pour but de développer de nouveaux alliages base Ti-22Al-25Nb. Les microstructures sont constituées de nodules alpha2-Ti3Al, de lattes primaires O-Ti2AlNb, entourés d'une matrice B2, durcie par des lattes O secondaires très fine. Mo, Si et Zr sont ajoutés pour accroître la tenue au fluage et une attention particulière est accordée au rôle du rapport Al/Nb sur les propriétés mécaniques et en oxydation. Les traitements thermomécaniques mis au point favorisent la recristallisation de la phase B2. Des cartes de forgeage sont notamment construites. Enfin, une optimisation des microstructures, via le traitement thermique, permet d'augmenter la ductilité jusqu'à 6 %Exhibiting good high-temperature mechanical strength, low density, Ti2AlNb-based titanium aluminides are considered as potential materials for aircraft engine. However these intermetallic alloys suffer from a poor room temperature ductility (<1 %). This work in collaboration with DMRL (India) and SNECMA Group consists in the development of new Ti-22Al-25Nb based alloys. The microstructures consist of alpha2-Ti3Al nodules, primary O-Ti2AlNb laths surrounded by a B2 matrix which is hardened by very fine secondary O laths. Mo, Si et Zr are added to improve creep strength and a particular attention is paid to the role of the Al/Nb ratio on mechanical and oxidation properties. New thermomechanical processing schedules are developed in order to promote B2 recrystallisation. Processing maps were especially established. Finally, an optimisation of the microstructures, via appropriate heat treatments, brings the RT ductility in the 6 % range
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Jeanson, Anne-Claire. "Identification du comportement mécanique sous sollicitations dynamiques extrêmes : Développement d’une stratégie innovante appliquée au magnétoformage et au formage électrohydraulique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM013.
Full textAbstract:
Les procédés de formage à grande vitesse comme le magnétoformage et le formage électrohydraulique se développent actuellement à l'échelle industrielle. La conception de ces procédés nécessite le recours à la simulation numérique, du fait de leur caractère fortement dynamique et multiphysique. Pour garantir la précision de ces simulations, il est essentiel de disposer de données pertinentes capables de décrire le comportement dynamique des matériaux déformés.Ce travail de thèse se propose de développer des essais mécaniques basés sur le procédé de magnétoformage afin de caractériser le comportement en écrouissage dynamique de matériaux sous forme de tubes ou de tôles. Les conditions d'essai sont ainsi au plus proche des conditions de déformation visées.Le premier essai mis en place chez iCube Research est un essai d'expansion électromagnétique de tube, instrumenté à l'aide de mesures de courant et de vitesse par photonic Doppler velocimeter (PDV). Le choix de l'inducteur, l'optimisation du modèle numérique (LS-Dyna®) et la sensibilité de l'essai aux incertitudes de mesure sont discutés. La procédure d'identification par analyse inverse est mise en place, et sa capacité à identifier les paramètres du modèle de comportement est étudiée. La sensibilité de l'essai aux paramètres du modèle, et leurs corrélations, sont également analysées.Cette procédure a ensuite été adaptée à un essai dédié à des éprouvettes issues de tôles. Le mode de chargement et de déformation produit par cet essai a permis de réduire de façon significative la sensibilité de la caractérisation aux incertitudes expérimentales par rapport à l'essai d'expansion de tube. Une démarche de réduction de modèle a rendu possible l'utilisation de cet essai dans le cadre d'une procédure itérative d'identification de paramètres.Les deux essais ont été appliqués à l'aluminium 1050 à l'état recuit, et ont permis de mettre en évidence une sensibilité marquée à la vitesse de déformation, avec une augmentation de l'écrouissage par rapport au comportement mesuré par des essais de traction uniaxiale quasi-statique. D'autres nuances d'aluminium ou alliages de cuivre ont également été caractérisés par l'un ou l'autre des essais. La procédure mise en place n'est pas restrictive quant au choix du modèle de comportement dynamique. Dans le cadre de cette étude, qui vise essentiellement à caractériser l'écrouissage dans une gamme relativement restreinte de vitesses de déformation (entre 100 et 5000 s-1), le choix s'est porté sur le modèle de Johnson-Cook.Les conditions dynamiques du formage (hautes vitesses de déformation, impacts, mode de déformation en flexion contre une matrice…) peuvent apporter des gains importants en termes d'allongement. La problématique de la caractérisation de limites de formage dynamiques, qui doit faire l'objet de développements ultérieurs, est introduite en dernière partieHigh speed forming processes such as magnetic pulse forming and electrohydraulic forming are currently developing at the industrial scale. Design of these processes requires numerical simulation to take into account the highly dynamic and multiphysics conditions. To ensure the representativeness of the simulations, there is an important need for relevant data describing the material dynamic behavior.In this study, mechanical tests based on magnetic pulse forming have been developed in order to characterize the dynamic strain hardening of materials in the form of tubes or sheets. The testing conditions are then very similar to the real industrial forming conditions.The first test developped at iCube Research is an electromagnetic tube expansion test, instrumented with pulse current measurement devices and photonic Doppler velocimetry (PDV). Design of the inductor, optimization of the numerical model, and test sensitivity to the experimental uncertainties are discussed. The inverse analysis identification procedure is established, and its ability to identify the constitutive model parameters is examined. The sensitivity of the test to the model parameters, and their correlations, are analyzed as well.This procudure is then adapted to a test dedicated to plane samples, cut from sheets. The loading mode and the deformation mode induced by this test enables a significant reduction of the characterization sensitivity relative to experimental uncertainties, as compared to tube expansion testing. A model reduction approach makes it possible to use this test in an iterative parameter identification procedure.Both tests are applied to annealed aluminium 1050, and they reveal a significant strain-rate sensitivity, with a stronger strain-hardening than that measured by quasi-static tensile tests. Ohter aluminium alloys and copper alloys have been dynamically characterized by one of the tests. The developped procedure is not restrictive for the selection of the constitutive model. In this study, which concerns a relatively narrow strain-rate domain (from 100 to 5000 s-1), the Johnson-Cook model has been chosen.The dynamic forming conditions (high strain-rates, impact, deformation mode by flexion against a die…) are likely to offer great improvements in formability. The problem of dynamic forming limits characterization, which will be the subject of further developpements, is introduced as a last chapter
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Belaid, Abdessalem. "Modélisation tridimensionnelle du comportement mécanique de la garniture de forage dans les puits à trajectoires complexes : application à la prédiction des frottements garniture-puits." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00579916.
Full textAbstract:
Réussir le forage d'un puits pétrolier le plus rapidement possible et à moindre coût est devenu un défi continu pour les professionnels du secteur. Pour relever ce défi, un bon dimensionnement des installations de forage s'impose. La meilleure prédiction des pertes liées aux frottements entre la garniture de forage et les parois du puits, notamment pour les puits à trajectoires fortement déviées, est un atout majeur pour ce dimensionnement. Les modèles usuels de prédiction des frottements montrent certaines insuffisances lorsque la trajectoire du puits se complexifie. Un nouveau modèle de calcul de frottements dans les puits de forage à trajectoires complexes a été développé et validé. Ce modèle utilise une méthode tridimensionnelle de reconstitution de la trajectoire intégrant à la fois la courbure et la torsion géométrique. Contrairement aux modèles classiques, qui supposent simplement que la garniture repose par gravité sur la paroi basse du trou de forage et qui négligent souvent la rigidité des tiges, le nouveau modèle rigide calcule la vraie déformée de la garniture de forage à l'intérieur du trou via un algorithme itératif de contact unilatéral. En outre, pour un gain important du temps de calcul, le modèle se base sur une intégration numérique directe des équations d'équilibre local sans avoir recours à la méthode des éléments finis.
La comparaison avec un modèle couramment utilisé dans l'industrie de forage, appelé modèle LISSE, a été effectuée sur plusieurs puits réels et théoriques. Il ressort de cette comparaison que le nouveau modèle vient palier plusieurs faiblesses du modèle LISSE dans le cas des trajectoires à géométrie complexe (surestimation des zones de contacts et des forces de contact en présence de micro-tortuosité, non sensibilité au signe du gradient d'azimut en présence de fort gauchissement, hypothèse de contact sur la paroi basse du trou pas toujours vérifiée). Par ailleurs, la confrontation avec les mesures du terrain pour la plupart des puits à géométrie bidimensionnelle ou faiblement tridimensionnelle avec des faibles dog legs (ne dépassant pas 2 à 3°/30 m) fournit généralement des concordances entre les résultats des deux types de modèles et les valeurs mesurées. En revanche, en présence de tortuosités et dog legs locaux le nouveau modèle fournit une meilleure prédiction des pertes en frottement.
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Makkouk, Rabih. "Modélisation de la plasticité orthotrope en contraintes planes : application à la détermination des limites de formage des tôles." Metz, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1994/Makkouk.Rabih.SMZ9453.pdf.
Full textAbstract:
La prévision de la répartition des déformations dans l'emboutissage des tôles et des limites de formage exige l'introduction dans les codes de calculs de lois décrivant avec précision le comportement plastique du matériau. Le but du présent travail est de proposer une modélisation de la surface d'écoulement plastique applicable aux matériaux orthotropes en contraintes planes. Cette modélisation est basée sur une représentation en coordonnées polaires de la surface d'écoulement dans l'espace des contraintes principales, et prend en compte l'orientation des axes principaux de contraintes par rapport aux directions principales d'orthotropie. Par rapport aux critères de plasticité classiques, la modélisation proposée a permis d'améliorer notablement la description des surfaces de plasticité expérimentales ou obtenues par un calcul d'homogénéisation. De même, elle a permis de mieux décrire les variations de la contrainte en traction uniaxiale en fonction de l'angle entre la direction de laminage et la direction de traction. Nous avons introduit le critère de plasticité proposé dans un code de calcul de prévision des limites de formage dans le cas d'une tôle isotrope transverse sollicitée en expansion. Les résultats montrent que la prise en compte d'améliorations réalistes concernant la forme de la surface de plasticité permet une meilleure prévision des limites de formageThe prediction of strain distributions and forming limits in sheet-metal forming process requires the use of accurate constitutive relations of the plastic behaviour in numerical computations codes. The aim of this work is to propose a modelling of plastic yielding that apllies to orthotropic materials under plane stress conditions. This modelling is based on a planar coordinate representation of the yield surface in principal stress-space, with account of the orientation of principal stress axes with respect to principal directions of orthotropy. In comparison with classical plastic yield criteria, the modelling allows us to obtain improved agreement with experimental yield surfaces or with results from homogenisation computations. It also allows an improved description of the variation of the uniaxial yield stress as a function of the angle between tensile axis and rolling direction. The yield criterion has been implemented in calculations of the forming limits of sheets with transversely-isotropic behaviour, in the stretching range. The results show that realistic improvements concerning the shape of the yield surface lead to a better prediction of the forming limits
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Giot, Richard. "Interprétation des mesures de contraintes par relaxation dans les formations argileuses profondes." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://www.theses.fr/2004INPL117N.
Full textAbstract:
Une nouvelle méthode d'interprétation des essais in situ, appliquant la théorie des problèmes inverses à l'identification des contraintes initiales pour toute loi de comportement du massif rocheux, a été développée, sur la base de l'essai de surcarottage. Elle utilise les méthodes probabilistes pour minimiser une fonctionnelle quantifiant l'écart entre des grandeurs mesurées et calculées par un code de calcul aux éléments finis. Dans le cas du surcarottage, cette stratégie d'inversion a été appliquée avec succès à des essais réalisés dans les argiles à Opalinus du Mont Terri, considérant un comportement élastique anisotrope. La méthode pourra pour la suite être appliquée en considérant une loi de comportement élasto-plastique anisotrope développée dans cette étude pour les argiles à Opalinus. La méthode d'identification des contraintes initiales développée a également été utilisée pour l'interprétation des essais dilatométriques avec une loi de comportement élasto- plastiqueA new interpretation method of in situ tests, applying inverse problems theory to the initial stresses identification for any constitutive law of the rock mass, has been developped on the basis of overcoring test. It uses probabilistic methods to minimise a cost functional quantizing the discard between calculated and measured data, coupled with finite element simulations of the test under consideration. Concerning the overcoring test, the inversion strategy has been successfully applied to real tests performed in the Opalinus clay of Mont Terri rock laboratory under the hypothesis of an anisotropic elastic constitutive law. The method will be applied latter considering an anisotropic elasto-plastic constitutive law developed and implemented in the frame of this thesis for the Opalinus clay. The initial stresses identification method developed has also been used for back analysis of dilatometer tests with an elasto-plastic associated Drucker-Prager constitutive law with softening
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Yang, Jian. "Étude expérimentale et modélisation du formage superplastiqued’un alliage d’aluminium Al7475." Thesis, Paris, ENSAM, 2014. http://www.theses.fr/2014ENAM0006/document.
Full textAbstract:
Le formage superplastique (SuperPlastic Forming, SPF) permet d'élaborer des pièces de forme complexe qui, de par les matériaux employés, allient faible densité et haute résistance mécanique. Toutefois, sa mise en œuvre nécessite la connaissance de la loi de pression à appliquer afin de contrôler l'endommagement tout comme la répartition d'épaisseur au sein de la pièce. Il est ainsi nécessaire de mettre en place des simulations numériques pour déterminer les conditions optimales du formage. L'exactitude des prédictions obtenues repose alors sur la description du comportement et de l'endommagement du matériau soumis à des conditions thermomécaniques représentatives du procédé considéré. Le présent travail propose donc une modélisation du comportement et de l'endommagement de l'alliage d'aluminium 7475 via une étude comparative de divers modèles. Les travaux peuvent ainsi être divisés en trois grandes étapes : (i) la caractérisation du comportement de l'alliage ; (ii) la caractérisation de l'endommagement de l'alliage et (iii) la mise en place de simulations numériques pour des formes types. Des essais de traction uniaxiale à chaud ont été réalisés afin de caractériser le comportement de l'alliage 7475. Une modélisation de ce-dernier par trois modèles (Norton-Hoff, Johnson-Cook et Zener-Hollomon) est proposée. Les résultats obtenus montrent que le modèle de Zener-Hollomon conduit à la meilleure description du comportement rhéologique de l'alliage dans les conditions thermomécaniques étudiées. Par la suite, l'endommagement de l'alliage 7475 dans des conditions représentatives du formage superplastique a été étudié. Un critère de type Gurson est proposé. Des observations par micro-tomographie aux rayons X ont d'ailleurs permis d'étudier plus précisément l'évolution de l'endommagement au cours de la déformation. À partir de ces résultats, des simulations numériques par éléments finis (sous ABAQUS) ont été mises en placeSuperplasticity is the ability of some materials to sustain very high value of strain (up to 2000%) under low stress and within a specific range of temperature and strain rate. Complex shape components combining low density and high strength can thus be elaborated by using this peculiar characteristic. Superplastic forming process consists in deforming a flange by applying a variable pressure until the flange takes the form of a die. A good knowledge of the pressure law to apply is therefore primordial in order to avoid damage and obtain homogeneous thickness distribution. Numerical simulations are generally used to predict the optimal forming conditions. But a precise description of the rheological response of the material (in terms of flow rule and damage evolution) under thermomechanical conditions representative of the process is necessary. The PhD work introduces several rheological models to describe the behavior of a 7xxx aluminum alloy during superplastic forming process. The work is divided into three parts: (i) characterization of rheological models, (ii) characterization of damage models and (iii) development of numerical simulations to predict the superplastic forming of typical shapes. Hot uniaxial tensile tests have been performed to characterize the rheological behavior of a 7475 alloy. Three models (i.e. Norton-Hoff, Johnson-Cook and Zener-Hollomon) have been identified but only the last one leads to a good prediction of the material response. A GTN damage model has also been identified. Observations by X-rays micro-tomography have allowed studying in more details the damage evolution during the deformation. From these results, different cases have been simulated in ABAQUS
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Krocker, Carsten. "Contribution à l'étude des mécanismes de plastification autour d'une barre d'ancrage scellée dans le rocher." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00785863.
Full textAbstract:
Une modélisation du comportement d'un ancrage passif est proposé prenant en compte les trois matériaux. acier, scellement et roche, et leurs comportements spéciflques. Le comportement d'un forage cimenté soumis à une pression intérieure est étudié en deux dimensions. Les relations entre la pressIon appliquée sur le scellmnent et le déplacement correspondant sont établies pour les différents états du scellement et de la roche (élasticité, fracturé, plastique). Une simulation numèrique permet. de comparer les comportements successifs d'un forage cimenté, lorsqu'il est soumis à un chargement intérieur axisymétrique puis à un chargement uniaxial, qui se rapproche de celui exercé par une barre soumise à un déplacement transversal. La relation analytique entre pression et déplacement est appliquée à la modélisation tridimensionneile d'un ancrage soumis àun cisaillement au niveau d'un joint. Une méthode basée sur une décomposition de la barre en tranches et en éléments est proposée pour des petites déformations. Elle permet de calculer les efforts mobilisès dans la barre et sa déformation, en fonction du déplacement imposé au joint.
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Do, Tien Tho. "Optimisation de forme en forgeage 3D." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001870.
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Ce travail de thèse a pour but l'optimisation de forme en forgeage 3D. Les problèmes à résoudre consistent à chercher la forme optimale du lopin initial ou des outils de préforme afin de minimiser une fonction coût F qui représente une mesure de non-qualité définie par les industriels. Ce sont souvent des problèmes multi optima, et le temps nécessaire pour une évaluation de la fonction coût est très élevé (de l'ordre de la journée). L'objectif de cette thèse est de construire un module d'optimisation automatique qui permet de localiser l'extremum global à un coût raisonnable (moins de 50 calculs de la fonction coût à chaque optimisation). La simulation du procédé est effectuée avec le logiciel éléments finis FORGE3®. Les formes axisymétrique des pièces initiales ou des outils de préforme (dans le cadre du forgeage multi-passes) sont paramétrées en utilisant des polygônes quadratiques ou des courbes Bsplines. Différentes fonctions coûts sont considérées, comme l'énergie totale de forgeage ou la mesure non-qualité de la surface (défaut de repli). Le gradient de ces fonctions coûts est obtenu par la méthode de l'Etat Adjoint combinée avec la méthode de différentiation semi-analytique. Dans ce travail, afin d'aborder une famille de procédés de forgeage plus vaste, ce calcul du gradient (initié dans la thèse de M. Laroussi) a été étendu aux paramètres de forme des outils de préformes dans le cadre du forgeage multi passes.Différents algorithmes d'optimisation ont été étudiés : un algorithme BFGS standard, un algorithme de type asymptotes mobiles, une stratégie d'évolution couplée avec une surface de réponse basée sur le Krigeage et deux nouveaux algorithmes hybrides proposés dans le cadre de ce travail. Cette approche hybride consiste à coupler un algorithme génétique avec une méthode de surface de réponse pour réduire le nombre d'évaluations de la fonction coût. Tous les algorithmes étudiés sont comparés sur deux problèmes caractéristiques de forgeage 3D, respectivement l'optimisation de la géométrie de la préforme et celle des outils de préforme. Les résultats obtenus montrent la faisabilité de l'optimisation de forme en forgeage 3D, c'est-à-dire l'obtention de résultats satisfaisant en moins de 50 simulations 3D et la robustesse des algorithmes à base de méta-modèle.
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Le, Reun Thomas. "Régimes asymptotiques des écoulements en rotation excités par forçage mécanique dans les noyaux planétaires : saturation turbulente et organisation à grande échelle." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0322.
Full textAbstract:
Cette thèse explore les écoulements turbulents induits par les effets de marées dans les noyaux planétaires. Plus particulièrement, nous nous intéressons à la saturation des instabilités elliptiques dues à l'effet conjoint de la rotation planétaire et de la déformation de marée. De telles instabilités se produisent notamment lorsque la rotation de la déformation diffère de la rotation planétaire, conduisant à la croissance exponentielle d'ondes inertielles. De telles résonances sont également excitées lorsque les interactions de marées produisent des variations de la vitesse de rotation planétaires appelées "libration". Dans un premier temps, la saturation de l'instabilité elliptique est étudiée expérimentalement en forçant la libration d'un ellipsoïde rempli d'eau. Nous mettons en évidence deux régimes de saturation : aux faibles amplitudes de libration, l'écoulement saturé se constitue d'ondes inertielles en interactions triadiques résonnantes, un état appelé "turbulence d'ondes". À plus forte amplitude, la saturation est dominée par un écoulement moyen géostrophique fort. Par une étude numérique et théorique, cette transition est attribuée à une instabilité affectant les ondes inertielles d'amplitude finie. La saturation de l'instabilité elliptique est également étudiée numériquement à l'aide d'un modèle local cartésien. Celui-ci permet de retrouver les deux régimes de saturation observés expérimentalement, d'en étudier finement les propriétés et d'en explorer le comportement dans la limite géophysique. Enfin, une dernière étude est consacrée à l'instabilité elliptique dans les milieux stratifiésThe present thesis explores the turbulent flows induced by tidal interaction in planetary cores. In particular, we focus on the saturation of the elliptical instabilities induced by the effect of planetary rotation and tidal deformation. Such instabilities arise for instance when the rotation rate of the tidal bulge and the planet differ and lead to the exponential growth of inertial waves. Similar resonances are also excited when tidal interactions induce harmonic modulation of the planetary rotation rate called "libration." The saturation of the elliptical instability is first investigated experimentally via the forcing the libration of an ellipsoid filled with water. We find two saturation regimes: at low forcing amplitude, the saturation flow is a superposition of inertial waves in non-linear, triadic resonant interaction, a state called "wave turbulence." At larger forcing amplitude, the saturation flow is dominated by a strong geostrophic mean flow. With a numerical and theoretical study, we find that the transition between these two regimes is due to an instability of finite amplitude inertial waves. Furthermore, we explore the saturation of the elliptical instability with an idealised, local cartesian model. We retrieve the two saturation regimes found in the experiment and give a detail account of their spatial and temporal content. The local model also allows exploring the behaviour of these two saturation regimes in the geophysical limit. Lastly, a last study is targeted at the elliptical instability in stratified planetary cores. We find that internal waves are excited by tidal interaction and also saturate into inertial wave turbulence
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Calpe, Linares Miguel. "Etude numérique de la turbulence stratifiée 2D forcée par des ondes internes de gravité." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02612797.
Full textAbstract:
Les écoulements océaniques sont composés des tourbillons ayant une grandeéchelle horizontale et des ondes internes de gravité. Le spectre d'énergiecinétique suit le fameux spectre de Garrett et Munk qui est habituellementinterprété comme la signature des ondes internes de gravité. Notre motivationprincipale est donc de reproduire le régime de turbulence observé dans la natureavec un système forcé seulement avec des ondes.Les écoulements stratifiés bidimensionnels (2D) sur une section transversaleverticale diffèrent des écoulements stratifiés tridimensionnels par l'absence devorticité verticale et par la présence d'ondes et de modes de cisaillement. Dansce travail de thèse, nous effectuons une étude numérique de la turbulencestratifiée 2D forcée par des ondes internes de gravité. Nous éliminons les modesde cisaillement pour avoir un système uniquement constitué d'ondes.Contrairement aux études précédentes, le forçage est appliqué à une régionlocalisée de l'espace spectral. Nous forçons aussi les ondes avec une échellespatiale intermédiaire pour permettre le développement d'une cascade d'énergiedirecte et aussi inverse.Nous présentons d'abord les différents régimes de turbulence stratifiée 2D avecun intérêt particulier au régime typique de l'océan avec une fortestratification et un grand nombre de Reynolds. La dynamique de la cascaded'énergie est analysée par un bilan énergétique spectral. Ensuite, nousvérifions s'il est possible d'obtenir un régime de turbulence d'onde faible enréalisant un analyse spatio-temporelle. Nous étudions enfin le degréd'universalité de la turbulence stratifiée 2D par rapport au forçageThe oceanic motions are composed of eddies with a very large horizontal scaleand 3D propagating internal gravity waves. Its kinetic energy spectra follow thewell-known Garrett and Munk spectrum, which is usually interpreted as thesignature of interacting internal gravity waves. Our main motivation is toreproduce the turbulence regime observed in nature by forcing waves.Two-dimensional (2D) stratified flows on a vertical cross-section differ fromits analogous three-dimensional flows in its lack of vertical vorticity,supporting only waves and shear modes. In this PhD work, we perform a numericalstudy of 2D stratified turbulence forced with internal gravity waves. We get ridof the shear modes, sustaining a system only with wave modes. Unlike precedentstudies, the forcing is applied to a localized region of the spectral space, inwhich forced internal waves have a similar time scale. We forceintermediate-scale waves to allow the dynamics to develop both upscale anddownscale energy cascade.We first present the different regimes of 2D stratified turbulence with aparticular interest in the ocean-like regime, i.e. strong stratification andlarge Reynolds number. The dynamics of the energy cascade is analysed by meansof the spectral energy budget. Furthermore, we check if it is possible to obtainturbulence driven by weakly non-linear ineracting waves by performing aspatio-temporal analysis. To conclude, we report results of numericalsimulations forced either on the vorticity or on the eigenmode of theNavier-Stokes equations in order to study the degree of universality of 2Dstratified turbulence with respect to the forcing