Dissertations / Theses: 'Méthode d'approche à la rupture'

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Boué, Anaïs. "Data mining and volcanic eruption forcasting." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAU007/document.

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Abstract:

L'intégration de méthodes de prédiction des éruptions volcaniques dans une stratégie de surveillance globale peut être un outil d'aide à la décision précieux pour la gestion des crises, si les limites des méthodes utilisées sont connues. La plupart des tentatives de prédictions déterministes des éruptions volcaniques et des glissements de terrain sont effectuées avec la méthode FFM (material Failure Forecast Method). Cette méthode consiste à ajuster une loi de puissance empirique aux précurseurs de sismicité ou de déformation des éruptions. Jusqu'à présent, la plupart des travaux de recherche se sont attachés à faire des prédictions a posteriori, basées sur la séquence complète de précurseurs, mais le potentiel de la méthode FFM pour la prédiction en temps réel, en n'utilisant qu'une partie de la séquence, n'a encore jamais été évaluée. De plus, il est difficile de conclure quant-à la capacité de la méthode pour prédire les éruptions volcaniques car le nombre d'exemples publiés est très limité et aucune évaluation statistique de son potentiel n'a été faite jusqu'à présent. Par conséquent, il est important de procéder à une application systématique de la FFM sur un nombre important d'éruptions, dans des contextes volcaniques variés. Cette thèse présente une approche rigoureuse de la FFM, appliquée aux précurseurs sismiques des éruptions volcaniques, développée pour une application en temps réel. J'utilise une approche Bayésienne basée sur la théorie de la FFM et sur un outil de classification automatique des signaux ayant des mécanismes à la source différents. Les paramètres d'entrée de la méthode sont les densités de probabilité des données, déduites de la performance de l'outil de classification. Le paramètre de sortie donne la distribution de probabilité du temps de prédiction à chaque temps d'observation précédant l'éruption. Je détermine deux critères pour évaluer la fiabilité d'une prédiction en temps réel : l'étalement de la densité de probabilité de la prédiction et sa stabilité dans le temps. La méthode développée ici surpasse les applications classiques de la FFM, que ce soit pour des applications en a posteriori ou en temps réel, en particulier parce que l'information concernant l'incertitude sur les donnée est précisément prise en compte. La classification automatique des signaux sismo-volcaniques permet une application systématique de cette méthode de prédiction sur des dizaines d'années de données pour des contextes volcaniques andésitiques, au volcan Colima (Mexique) et au volcan Mérapi (Indonésie), et pour un contexte basaltique au Piton de la Fournaise (La Réunion, France). Je quantifie le nombre d'éruptions qui ne sont pas précédées de précurseurs, ainsi que les crises sismiques qui ne sont pas associées à des épisodes volcaniques. Au total, 64 séquences de précurseurs sont étudiées et utilisées pour tester la méthode de prédiction des éruptions développée dans cette thèse. Ce travail permet de déterminer dans quelles conditions la FFM peut être appliquée avec succès et de quantifier le taux de réussite de la méthode en temps réel et en a posteriori. Seulement 62% des séquences précurseurs étudiées dans cette thèse sont utilisable dans le cadre de la FFM et la moitié du nombre total d'éruptions sont prédites a posteriori. En temps réel, seulement 36% du nombre total d'éruptions auraient pu être prédites. Cependant, ces prédictions sont précises dans 83% des cas pour lesquels les critères de fiabilités sont satisfaites. Par conséquent, il apparaît que l'on peut avoir confiance en la méthode de prédiction en temps réel développée dans cette thèse mais que la FFM semble être applicable en temps réel uniquement si elle est intégrée dans une statégie de prédiction plus globale. Cependant, elle pourrait être potentiellement utile combinée avec d'autres méthodes de prédictions et supervisée par un observeur. Ces résultats reflètent le manque de connaissances actuelles concernant les mécanismes pré-éruptifs
Eruption forecasting methods are valuable tools for supporting decision making during volcanic crises if they are integrated in a global monitoring strategy and if their potentiality and limitations are known. Many attempts for deterministic forecasting of volcanic eruptions and landslides have been performed using the material Failure Forecast Method (FFM). This method consists in adjusting an empirical power law on precursory patterns of seismicity or deformation. Until now, most of the studies have presented hindsight forecasts, based on complete time series of precursors, and do not evaluate the method's potential for carrying out real-time forecasting with partial precursory sequences. Moreover, the limited number of published examples and the absence of systematic application of the FFM makes it difficult to conclude as to the ability of the method to forecast volcanic eruptions. Thus it appears important to gain experience by carrying out systematic forecasting attempts in various eruptive contexts. In this thesis, I present a rigorous approach of the FFM designed for real-time applications on volcano-seismic precursors. I use a Bayesian approach based on the FFM theory and an automatic classification of the seismic events that do not have the same source mechanisms. The probability distributions of the data deduced from the performance of the classification are used as input. As output, the method provides the probability of the forecast time at each observation time before the eruption. The spread of the posterior probability density function of the prediction time and its stability with respect to the observation time are used as criteria to evaluate the reliability of the forecast. I show that the method developed here outperforms the classical application of the FFM both for hindsight and real-time attempts because it accurately takes the uncertainty of the data information into account. The automatic classification of volcano-seismic signals allows for a systematic application of this forecasting method to decades of seismic data from andesitic volcanoes including Volcan de Colima (Mexico) and Merapi volcano (Indonesia), and from the basaltic volcano of Piton de la Fournaise (Reunion Island, France). The number of eruptions that are not preceded by precursors is quantified, as well as the number of seismic crises that are not followed by eruptions. Then, I use 64 precursory sequences and apply the forecasting method developed in this thesis. I thus determine in which conditions the FFM can be successfully applied and I quantify the success rate of the method in real-time and in hindsight. Only 62% of the precursory sequences analysed in this thesis were suitable for the application of FFM and half of the total number of eruptions are successfully forecast in hindsight. In real-time, the method allows for the successful predictions of only 36% of the total of all eruptions considered. Nevertheless, real-time predictions are successful for 83% of the cases that fulfil the reliability criteria. Therefore, we can have a good confidence on the method when the reliability criteria are met, but the deterministic real-time forecasting tool developed in this thesis is not sufficient in itself. However, it could potentially be informative combined with other forecasting methods and supervised by an observer. These results reflect the lack of knowledge concerning the pre-eruptive mechanisms

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Bourdin, Blaise. "Une Méthode variationnelle en mécanique de la rupture." Paris 13, 1998. http://www.theses.fr/1998PA132060.

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Abstract:

L'objet de cette these est l'etude d'une methode variationelle en mecanique de la rupture, proposee par g. A. Francfort et j. -j. Marigo. Dans cette formulation, on associe a tout etat de deformation et de fissuration d'un materiau, une energie composee de deux termes. Le premier est l'energie elastique classique, calculee sur la partie saine (non fissuree) du domaine alors que la seconde est proportionnelle a la surface (ou a la longueur, en deux dimensions) de l'ensemble des fissures. On cherche alors a minimiser, parmi toutes les fonctions cinematiquement admissibles pour le probleme etudie et toutes les fissures, la somme des deux termes precedemment evoques. Ce probleme de discontinuites libres, si l'on se limite a des mouvements antiplans, est tres proche d'une methode de segmentation d'images : le probleme de mumford-shah, qui a ete etudie par l'ecole italienne (notamment par e. De giorgi et l. Ambrosio) et qui est le point de depart de cette these. Deux articles, rediges lors de cette these et consacres a la mise en uvre numerique du probleme du mumford-shah, sont presentes. Le premier decrit un algorithme numerique base sur une methode d'elements finis et un resultat de gamma convergence. Le second propose une approche numerique plus originale, basee sur une approximation discrete et utilisant de maniere fondamentale un processus d'adaptation de maillage. Enfin, un troisieme article est consacre a la mise en uvre du probleme mecanique et le dernier chapitre en detaille etude theorique. Des resultats numeriques sont presentes, aussi bien pour le probleme de segmentation d'images, que pour la mecanique de la rupture.

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Giraud, Nelly. "Construction d'une méthode d'approche sémiotique des objets techniques : un cas d'étude : le micro-ordinateur." Limoges, 2004. http://www.theses.fr/2004LIMO2004.

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Abstract:

Face à un objet technique et de design, l'activité sémiotique permet de mettre à l'épreuve ses lois propres en plaçant l'objet plastique au coeur même de l'analyse. Il est ainsi donné prioritairement par l'expérience perceptrice, instant où le saisissement des formes, des matières et des couleurs se noue, chacune ramenant le sens à la surface. Entre l'objet technique et l'utilisateur, prend coprs la dimension sensible et son contenu narratif, qui délimitent un certain nombre de significations à décoder, afin de construire un objet stabilisé. Mais les ordinateurs étudiés ne se laissent pas prendre aussi facilement : du contact visuel au geste, déroulement procédural de l'usage, le sujet est soumis à perturbation. Outre la surdétermination fonctionnelle de l'objet technique, des détails figuratifs, des marques rythmiques et autres traces interstitielles jalonnent l'objet pour en donner l'accès. La sémiotique, elle, invite à la vérification de la cohérence objectale.

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Jacob, Stéphane. "La personnalité alexithymique : tentative d'approche des fondements cognitifs du concept par la méthode expérimentale." Lille 3, 1998. http://www.theses.fr/1998LIL30012.

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Batisse, Dominique. "Rupture sous sollicitations dynamiques d'assemblage collés." Mulhouse, 1995. http://www.theses.fr/1995MULH0449.

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Abstract:

Nous avons développé une méthode d'essais permettant de caractériser le comportement à rupture d'une jonction collée sur une large gamme de vitesse. L'éprouvette de rupture M. M. F. (mixed mode flexure) est utilisée sur cette gamme. Nous mettons en évidence des régimes de fonctionnement de l'éprouvette différents selon la vitesse. Nous avons réalisé deux séries d'essais (éprouvette chargée en flexion à 0. 5mm/mn et à 0. 6m/s) pour lesquelles l'éprouvette est en équilibre avant sa rupture. Des calculs par éléments finis permettent d'analyser finement le comportement mécanique de l'éprouvette, montrent que le joint collé est sollicité en mode mixte et que le comportement de l'éprouvette est modifié par une plastification en pointe de fissure. Néanmoins, un calcul analytique est suffisant pour déterminer le taux de restitution d'énergie critique Gc. Lorsque l'éprouvette est sollicitée par l'impact d'une bille d'acier projetée à 200m/s, l'équilibre mécanique n'est pas atteint au moment de la rupture. Nous avons eu recours a la simulation numérique par éléments finis pour interpréter nos essais. Les résultats de celle-ci sont en accord avec l'expérience et permettent donc le calcul de Gc. Il a également été montré que le joint collé est maintenant sollicité en mode II pur. L'ensemble de ces essais met en évidence une augmentation de la ténacité des jonctions collées avec la température et la vitesse

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Yu, Yifan. "Transformation de l'habitation à Shanghaï de 1949 à 2000 : une méthode d'approche de la morphologie." Paris, EHESS, 2003. http://www.theses.fr/2003EHES0245.

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Abstract:

Dans cette thèse, l'auteur prend pour objet d'étude l'évolution du logement urbain de Shangaï pendant cinquante ans, soit de la période de la libération de Shangaï à la fin du XXe siècle. A travers une analyse sur l'évolution et les caractéristiques de la transformation aux niveaux d'espace physique et non-physique de l'habitation shanghaïenne, on éclaircit les règles de la transformation de la morphologie de l'habitation dans des circonstances particulières telles que historique, sociale, économique et culturelle. Sur ce, on récapitule les facteurs ayant un réel effet sur le mécanisme intérieur de la transformation de la morphologie de l'habitation, en même temps, on s'applique à construire un nouveau champ de recherche ou une nouvelle théorie de "la méthode d'approche de la morphologie de l'habitation"
In this paper, author try to reveal the characteristics and the regular pattern of the evolution of the habitation in Shangaï, through demonstration and analysis of the transformation of housing within the recent 50 years (from the liberation to the end of XX century). Base on the analysis both the aspect physical and non-physical, the paper emphasized on the critical factors such as historic phase, social environment, policy interference, economic system, and cultural tradition etc. . . Which constitute the foundation of the mechanisme of the housing transformation. Further more, the paper altempt to establish a new method of "morphology of habitation", as well as the framework of the theory

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Michaut, Vincent. "Modélisation de la fragmentation dynamique par la méthode des éléments discrets." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00601766.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de thèse a été de modéliser avec une méthode aux éléments discrets la fracturation en tension, et plus particulièrement la fragmentation dynamique, sur des matériaux fragiles pour de hautes vitesses de déformation. La fragmentation est un phénomène irréversible, non linéaire et aléatoire. Elle intervient dans de nombreux domaines de la vie courante, quelque soit l'échelle considérée. La modélisation numérique de ce phénomène permettrait une prédiction de certains paramètres statistiques de la fragmentation, comme le nombre de fragments, la taille des fragments, la distribution de la taille des fragments, etc. Pour cette thèse, la Méthode des Éléments Discrets (DEM) s'est révélée être un excellent moyen pour simuler la fracturation en raison de sa nature discrète. Toutefois, une bonne méthode de simulation numérique ne suffit pas à elle seule pour modéliser la fragmentation dynamique. Un critère de rupture doit également être inséré, afin d'introduire un endommagement. Ce critère de rupture s'écrit au niveau d'un lien entre deux particules et il engendre un dommage, en faisant décroître la contrainte locale jusqu'à l'obtention d'une fissuration discrète. Dans un premier temps, un critère de rupture de Camacho-Ortiz |24| a été introduit dans une méthode aux éléments discrets. Ce critère se traduit par un endommagement en fonction d'une ouverture de fissure. Ce premier critère a donné de bons résultats comparé à ceux de |69, 88, 97, 143-147| sur la convergence des paramètres de la fragmentation sur des cas simples, mais nécessite un grand nombre de particules. Dans un second temps, afin d'envisager la modélisation de la fragmentation sur des cas plus complexes en trois dimensions à de hautes vitesses de déformation, un second critère de rupture a été introduit. Ce critère de rupture s'appuie sur une approche physique différente, qui prend en compte l'hétérogénéité des matériaux fragiles avec leurs défauts susceptibles d'évoluer et de provoquer une rupture locale. Pour cela, il fait intervenir une loi probabiliste de Weibull afin d'introduire des défauts par élément de volume. Ce critère a été développé par C. Denoual, P. Forquin et F. Hild |29, 33, 42-44|. Tout d'abord, ce second critère de rupture a été testé sur des cas simples en obtenant une convergence des paramètres statistiques de la fragmentation avec un nombre environ $10$ fois moins important de particules que pour la première méthode. Un cas plus complexe en trois dimensions de modélisation de barre d'Hopkinson en trois dimensions a permis de tester de manière " qualitative " la méthode.

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Thieulot-Laure, Emmanuelle. "Méthode probabiliste unifiée pour la prédiction du risque de rupture en fatigue." Cachan, Ecole normale supérieure, 2008. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01199575v1.

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Abstract:

Une des sources principales dʹaléa en fatigue est la présence de défauts dans le matériau. Pour établir les spécifications sur la propreté inclusionnaire d’un matériau, il faut pouvoir lier la probabilité de présence des défauts par taille et le risque de rupture par fatigue des composants. Les travaux de Kitagawa et Takahashi permettent de distinguer deux domaines en termes de dimensions de défauts vis à vis du risque de rupture par fatigue : celui des petits défauts, dans lequel la limite dʹendurance est indépendante de la dimension des défauts et celui des grands défauts où la dimension des défauts est généralement prise en compte dans le cadre de la MLER. Lorsque les distributions de défauts couvrent les deux domaines, il faut disposer dʹun modèle probabiliste continu en termes de dimensions de défauts. Pour cela nous avons développé un critère de fatigue « unifié » en termes de dimension de défauts. Il sʹagit dʹun critère de non‐propagation (les défauts sont supposés pré‐exister dans la structure) construit à partir dʹune énergie élastique de cisaillement critique en pointe de fissure. Cette énergie est calculée à lʹaide des champs asymptotiques de la MLER étendus à lʹordre supérieur (contrainte T), pour être applicable aux défauts de petites dimensions. Le critère est continu en termes de dimension de défaut et faiblement dépendant de leur taille lorsqu’elle diminue. Représenter le défaut par une fissure, classe le critère proposé dans la catégorie des critères à plan critique. Et, à travers la contrainte T, le critère est sensible au caractère multiaxial du chargement et répond comme le critère de Dang Van pour les très petits défauts. Le caractère probabiliste du risque de rupture par fatigue est alors introduit naturellement dans ce critère via les distributions de dimensions de défauts, en appliquant lʹhypothèse du maillon faible. Mais l’aléa lié à l’interaction entre les défauts et la microstructure intervient également. La dernière partie de notre étude s’est donc centrée sur l’analyse de la fluctuation des contraintes d’origine microstructurale et son influence sur la distribution des contraintes seuils de non‐propagation des défauts. Cette fluctuation induit une dispersion notable du seuil de non‐propagation pour des micro‐fissures dont la dimension est proche d’une dizaine de grains, puis lʹeffet disparaît progressivement avec lʹaugmentation de la dimension du défaut
One of the main sources of randomness in fatigue is the presence of defects in the material. So as to establish specifications about the material cleanliness, i. E. The distribution of inclusion sizes, the relation between the defect size and the risk of failure should be established. The pioneering results of Kitagawa and Takahashi have established that two domains can be distinguished: when defects are small, the endurance limit does not vary with the defect size. Endurance models are therefore expressed within the framework of continuum mechanics. On the contrary, the size of large defects should be accounted for, which is usually done within the framwork of linear elastic fracture mechanics. When the distributions of defects are wide, an accurate prediction of the failure probability requires a unified fatigue criterion in terms of defects sizes. Therefore, a non‐propagation criterion was developed. It is based on a critical elastic distortional energy around the crack tip and includes higher order terms (Tstress) of LEFM asymptotic fields, so as to be applicable to smaller defects. This criterion responds like the Dang Van criterion for small defects and like a non‐propagation threshold stress intensity factor for large defects. The probably of failure is then determined using the weakest link theory from the statistic distribution of defects sizes. However, when defects are small, their non‐propagation threshold becomes sensitive to the local environment of the defect. Therefore, the last part of this thesis concerns the fluctuation of stresses within the microstructure and its effects on the non‐propagation threshold of defects. This “microstructural” fluctuation induces a dispersion of the non‐propagation threshold, when defects have a dimension below ten grains and then vanishes progressively with the inverse of the squareroot of the defect size, when this defect size increases

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Dib, Seddik. "Étude de la rupture d'assemblages métalliques liés par joint adhésif." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1985. http://www.theses.fr/1985ECAP0029.

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Abstract:

Notre travail a pour but de déterminer une méthodologie d’analyse de la rupture d’assemblages métalliques liés par joint d’adhésif. Trois cas de configuration sont étudiés : l’éprouvette à joint de recouvrement, l’éprouvette tubulaire avec joint en bout et l’éprouvette « double poutre encastrée » ou « double cantiveler beam ». Après une étude bibliographique, des essais de rupture en sollicitation monotone sont réalisés sur les éprouvettes à joint de recouvrement sollicitées en torsion-traction-flexion combinées. La validité de la mécanique de rupture est prouvée par des essais sur les éprouvettes (D. C. B. ) à double poutre collée. Des essais de fatigue ont permis de mettre en évidence les dommages subis par la colle. Des examens des faces latérales du joint au microscope électronique à balayage ont permis de déceler les micromécanismes de rupture. L’insuffisance des méthodes analytiques pour expliquer ces observations expérimentales nouvelles nous ont amené à mener, parallèlement, des calculs par la méthode des éléments finis afin de mieux décrire le champ des contraintes dans le joint et plus particulièrement à ses extrémités, où un déchargement très ponctuel des surcontraintes est localisé. Les résultats des calculs numériques et analytiques sont concrétisés par des tracés respectifs de l’évolution des contraintes le long et perpendiculairement au plan du joint. La confrontation des résultats numériques aux observations des microruptures, nous oriente sur la nature des contraintes agissant sur le plan des microfractures. La validité d’un critère basé sur la contrainte normale maximale est jugée par comparaison au critère de cisaillement de Von Mises. Enfin un critère de rupture est proposé en déterminant l’action de la contrainte hydrostatique sur la contrainte normale maximale à rupture par des essais de différentes natures. En fatigue, la détermination des courbes d’endurance a permis de détecter les débuts d’endommagement et a prouvé que la ruine du joint d’adhésif en sollicitation monotone ou cyclique s’effectue suivant le même mécanisme.

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Hello, Gaëtan. "Modélisation numérique de la rupture ductile par la méthode des équations intégrales de frontière." Compiègne, 2009. http://www.theses.fr/2009COMP1832.

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Abstract:

Les travaux menés durant cette thèse ont comme objectif principal le développement d'une stratégie numérique robuste pour la simulation de la rupture ductile dans des tôles minces en alliages d'aluminium. L'approche numérique retenue appartient à la classe des méthodes discontinues où les fissures résultant de l'endommagement sont représentées explicitement au moyen d'entités géométriques. Dans ce cadre de la mécanique non-linéaire de la rupture, l'atteinte de l'objectif fixé repose en premier lieu sur l'aptitude à simuler efficacement le comportement d'une tôle fissurée en présence de non-linéarités matérielles. Cette problématique est traitée au moyen d'une représentation continue du modèle par équations intégrales associée à sa discrétisation numérique par la méthode des éléments de frontière. L'extension de la formulation BEM élastoplastique aux milieux fissurés généraux se fonde sur l'approche BEM duale. Le second enjeu essentiel consiste ensuite à pouvoir déterminer l'évolution du dommage à partir de la connaissance des champs mécaniques locaux. La modélisation de l'endommagement s'appuie ainsi sur le modèle local découplé de Rice/Tracey qui s'avère à la fois adapté à la classe de tôles étudiées et pratique à implémenter dans le contexte du code de calcul C++ BEM développé. Le couplage de ces deux composantes rend alors possible la simulation effective de courbes de résistance à la rupture pour des panneaux aéronautiques
The main goal of the works carried out during this ph-D thesis consists in developing a robust numerical strategy for the simulation of the ductile tearing phenomenon occurring in thin sheets of aluminiumalloys. The selected numerical approach belongs to the class of discontinuous methods where the cracks resulting of the damage are explicitly represented as geometrical entities. Within this framework of the non-linear fracture mechanics, reaching our aim first requires to be able to simulate efficiently the behaviour of a cracked metal sheet enduring material non-linearities. This issue is handled by the mean of a continuous description of the model based on integral equations associated to their discretized counterpart relying on the boundary element method. The extension of the elastoplastic BEM formulation to general cracked media is based on the dual BEM approach. To fulfill our initial aim, the evolution of the damage parameters has to be determined from the accurate evaluation of local mechanical fields provided by the BEM code. The modelization of the damage is hence based on the uncoupled local model of Rice/Tracey which suits to the metal sheets encountered and is easily integrated into the developed C++ BEM libraries. The coupling of these two components enables the effective simulation of resistance curves for the fracture of aeronautical panels

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Billardon, René. "Etude de la rupture par la mécanique de l'endommagement." Paris 6, 1989. http://www.theses.fr/1989PA066555.

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Abstract:

On considère une classe générale de matériaux non standards auxquels appartiennent en particulier les solides non visqueux elasto-plastiques endommageables. Pour le problème en vitesses correspondant, on présente, une borne inférieure et une borne supérieure a la première bifurcation, la condition de perte d'ellipticité ou de bifurcation en mode localise, ainsi que la perte de la condition complémentaire ou condition de bifurcation en modes de surface. On propose d'utiliser la condition de localisation comme critère de rupture locale (transition d'une évolution volumique à une évolution surfacique de l'endommagement), et comme limite de validité des calculs par éléments finis classiques. Ce critère donne les orientation et mode d'ouverture instantané locaux de la fissure lors de l'amorçage. On propose de modéliser les conditions initiales non standards des structures par des champs de valeurs initiales des variables internes, et de mesurer le champ initial d'endommagement par micro-durete. Les procédures numériques (dont un algorithme d'intégration implicite) qui ont été developpees dans un programme de calcul industriel sont décrites. Différentes études expérimentales et numériques de l'amorçage par localisation d'endommagement ductile, de fluage ou de fatigue sont présentées

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Virieux, Jean. "Séismes : rupture et onde." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 1986. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653208.

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Le travail présenté dans ce mémoire s'intéresse à la quantification des processus physiques liés aux séismes de la rupture initiale à la propagation des ondes jusqu'à la zone cible où des stations d'enregistrement permettent de mieux contraindre le mouvement du sol. L'estimation quantitative a été réalisée grâce à une technique numérique de simulation que sont les différences finies. Un schéma en grille alternée permet de réduire fortement les instabilités associées aux ondes, d'optimiser le temps de calcul et la mémoire nécessaire aux problèmes dynamiques. Les processus physiques à la source sismique sont complexes car s'expriment comme un phénomène de frottement dans un milieu hétérogène. Cette thèse aborde des configurations bidimensionnelles et tridimensionnelles et montre qu'il existe une loi d'échelle numérique venant de la singularité des champs en pointe de faille. Dans le cas purement cassant, il n'existe pas d'échelle caractéristique conduisant à affirmer que la solution numérique ne converge pas vers la solution théorique avec les discrétisations associées à la méthode utilisées: la solution numérique ne peut exprimer avec assez de résolution la singularité. L'introduction d'une zone de faiblesse en pointe de faille permet d'introduire une échelle et de rendre le problème plus facile à résoudre. Il est ensuite abordé le problème de la propagation en milieux hétérogènes dans des configurations unidimensionnelles, bidimensionnelles sachant que le cas 3D peut l'être aussi mais réclame des moyens informatiques notables. On notera que le schéma hétérogène proposé sur une grille en quinconce permet de décrire les ondes d'une manière précise quand leur énergie devient notable. Cela est vrai à une interface liquide/solide par exemple où l'onde S est confinée dans le milieu solide sans provoquer d'instabilités dans le milieu liquide. La reconstruction du milieu est une étape importante en association avec la localisation des séismes. Des techniques d'optimisation nouvelles permettent d'envisager la reconstruction des propriétés du milieu via la forme d'onde et non plus uniquement via les temps d'arrivée. L'effort numérique est important et seulement le cas acoustique dans des configurations simples est introduit et permet de comprendre la non-linéarité du problème d'imagerie. Nous voyons ainsi dans cette thèse qu'il est possible de contraindre la physique à la source sismique et durant la propagation des ondes sismiques grâce à une modélisation précise des équations différentielles partielles et des conditions aux limites qui caractérisent cette physique. En l'associant aux observations des signaux sismiques aux stations, il sera possible dans le future de mieux expliquer les phénomènes sismiques observés.

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Larricq, Pierre. "Une méthode d'estimation des caractéristiques de rupture différée d'un matériau viscoélastique orthotrope, application au bois." Bordeaux 1, 1992. http://www.theses.fr/1992BOR10527.

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Ce travail présente une méthode d'estimation des caractéristiques de rupture différée, basée sur la théorie de schapery supposant un matériau viscoélastique orthotrope. En construction bois, la connaissance de la tenue à long terme est nécessaire au respect des règlements de construction. Les neuf composantes de la matrice des souplesses sont déterminées par des essais de fluage pour des durées comprises entre 1 et 6 jours. Les caractéristiques de rupture (facteur d'intensité de contrainte, taux de restitution d'énergie, vitesse de fissuration) sont recherchées par des essais de croissance stable de fissure. Le mode d'ouverture est réalisé pour les éprouvettes d. C. B. Le mode ii de glissement a nécessité la mise au point d'une nouvelle éprouvette permettant de stabiliser la propagation. Le comportement de l'éprouvette est modélise numériquement et met en évidence l'intérêt d'une géométrie a inertie variable. L’estimation de la durée de vie à partir de cette théorie fournit des résultats en accord avec la littérature. Une étude par fractographie au microscope électronique à balayage permet de caractériser le facies de rupture en fonction du mode de propagation

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Droniuc, Niculai. "Développement et applications géotechniques du calcul à la rupture par la méthode des éléments finis." Marne-la-vallée, ENPC, 2001. http://www.theses.fr/2001ENPC0109.

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Ce mémoire est consacré au développement de la méthode cinématique régularisée, développée au LCPC pour la recherche automatique des mécanismes de rupture des ouvrages géotechniques dans le cadre général de l'analyse limite (recherche de bornes supérieures des charges de rupture). Il présente d'abord des développements théoriques pour prendre en compte de nouveaux critères de rupture des sols et l'effet de l'eau interstitielle sur la stabilité des ouvrages géotechniques. Ces développements sont mis en oeuvre numériquement par la méthode des éléments finis dans le module LIMI de CESAR-LCPC. Les fonctions de dissipation plastique sont calculées pour des critères de rupture tronqués, pour assurer l'équivalence des approches statique et cinématique de l'analyse limite. Une méthode de résolution du problème local, basée sur des résultats classiques de l'optimisation convexe, est proposée. Pour la résolution du problème global, une variante de la méthode d'Uzawa permet de réduire le nombre d'itérations pour la recherche du minimum de la fonctionnelle associée à la résolution du problème cinématique régularisé

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Vu, Hong-Nga. "Etude des relations microstructure-propriétés de polymères semi-cristallins par la méthode "Essential Work of Fracture"." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0094/these.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire a pour objectif d’étudier le comportement à rupture des films polymères semi-cristallins par la méthode "Essential Work of Fracture" (EWF). En utilisant cette méthode, les influences de la microstructure semi-cristalline et de la présence des plaquettes d’argile sur les propriétés mécaniques sont discutées. Dans un premier temps, nous avons appliqué le protocole EWF à différents polymères semi-cristallins et étudié l’effet de certains paramètres du test. Cette méthode est un bon test permettant de comparer la réponse en rupture de différents films polymère. Les essais EWF sont modélisés en appliquant le modèle de la zone cohésive dans des calculs par éléments finis. Ces calculs nous ont permis de préciser la signification physique du paramètre we. Le paramètre we correspond non seulement l’énergie pour créer la nouvelle surface mais comprend aussi une part de déformation plastique qui intervient dans la zone de processus de rupture interne. Ensuite, la relation microstructure – propriétés à rupture est étudié sur une série des films PET extrudés bi-étirés traités ou non traités. Le bi-étirage avec un premier étirage dans la direction Md (i. E. Direction d’extrusion) suivi par un étirage dans la direction Td (i. E. Direction transversale d’extrusion) provoque une texture fibrillaire dans laquelle les microfibrilles sont parallèles à la direction Td. Avec cette texture, les paramètres microstructuraux (l’orientation de la phase cristalline, le taux de cristallinité, la présence et la densité des molécules liens entre phases amorphe et cristalline) sont discutés. L’orientation de la phase cristalline est responsable de l’anisotropie du module alors que la densité des molécules liens joue un rôle important sur l’anisotropie de rupture des films. Enfin, trois types de films nanocomposites avec des matrices polyamide 6 ou polyéthylène compatibilisé (par PEgMA ou PEgPEo) renforcées par des plaquettes d’argile sont étudiés. Chacun des nanocomposites a une morphologie différente. Meilleure est l’exfoliation, moins les performances à rupture des nanocomposites sont dégradées par l’ajout du renfort argile, car sa présence exige une dissipation élevée d’énergie lors de la propagation des fissures en augmentant la tortuosité
[This thesis aims to study the fracture behaviour of ductile thin semicrystalline polymer films using the Essential Work of Fracture (EWF) method. Using this method, the influence of the semicrystalline microstructure and that of the clay presence on the mechanical behaviour is addressed. In a first part, EWF method has been applied to a series of semi-crystalline polymers and it appears as a practical way to characterize fracture behaviour. The EWF test was modelled using the cohesive model in finite element calculations. These calculations give insights on the physical meaning of parameters (we and wp). In particular, we does not only correspond to the energy to create the new surface but also includes a part of plastic deformation which occurs in the inner fracture process zone. Then, the relationships between microstructure and fracture behaviour is investigated in a series of treated PET films. For those samples, the biaxially extrusion process causes fibrillar superstructure in which the microfibrils are parallel to the transversal extrusion direction. With this superstructure, the respective roles of microstructural parameters such as the crystalline phase orientation, the crystallinity degree, the tie molecules density are discussed. While the crystalline phase orientation is the key parameter governing the module anisotropy, the tie molecules density governes the fracture behavior in semicrystalline polymer. Finally, three types of semicrystallline polymer-clay nanocomposites based on polyamide 6 and compatibilized polyethylene whose morphologies are different are studied. The more exfoliated the clay, the lower is the decrease of fracture performance for the nanocomposite and the more consumed energy as the longer the path of the crack. ]

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Kpegba, Koku Wolali. "Calcul des facteurs d'intensité de contraintes par la méthode de superposition des maillages." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2299.

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Abstract:

En mecanique de la rupture, nombreux sont les criteres de rupture qui utilisent les facteurs d'intensite de contraintes. Donc la fiabilite de ces criteres depend de la precision des valeurs de ces facteurs d'intensite de contraintes. Dans ce memoire nous proposons une nouvelle technique pour la determination de ces parametres importants de la mecanique de la rupture. Notre technique, utilisant les elements finis et permettant un enrichissement local de l'espace d'approximation elements finis, consiste en une superposition d'un maillage plus fin recouvrant la pointe de fissure independant du maillage global initialement associe au domaine du probleme. Par une technique fonctionnelle speciale les deux solutions sont raccordees. Une methode utilisee pour calculer les facteurs d'intensite de contraintes a partir des resultats de la methode des elements finis consiste a utiliser les invariants integraux. Mais l'une des difficultes principales dans l'utilisation de ces invariants est que les valeurs des facteurs d'intensite de contraintes sont numeriquement dependantes des contours d'integration. Nous proposons deux techniques utilisant les invariants integraux, l'une permettant de surmonter cette dependance numerique des contours, et l'autre permettant une acceleration de la convergence des resultats numeriques vers la valeur theorique par la methode de richardson

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Boussekine, Abdelmadjid. "Etude de la propagation des fissures par la méthode des éléments de frontière." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0034.

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Abstract:

L'objet de ce travail est d'elaborer un modele numerique, base sur la methode des elements de frontiere, permettant de simuler le role de la fissuration dans les materiaux et les structures heterogenes. Dans la premiere partie, on rappelle tres brievement les bases theoriques de la mecanique de la rupture et des elements de frontiere. On presente ensuite les techniques d'adaptation de la methode numerique a la modelisation des fissures: subdivision du domaine en sous-regions, methode duale et discontinuite des deplacements. La mieux adaptee au code developpe au laboratoire est la premiere technique, basee sur l'introduction d'une interface fictive. Pour le calcul des parametres mecaniques de rupture, nous presentons trois approches qui sont la methode cinematique, la methode de l'element special et la methode de l'integrale de rice. Dans la deuxieme partie, nous developpons une nouvelle formulation pour le calcul des facteurs d'intensite de contraintes, adaptable au processus de generation automatique du maillage. Une strategie est proposee, modifiant seulement le maillage autour de la pointe de fissure. Le code est ensuite valide par plusieurs exemples de reference. La troisieme partie est consacree a l'application du modele dans le traitement de deux types de problemes. Tout d'abord, nous proposons une methodologie pour l'etude de la propagation en presence d'heterogeneites, introduisant une notion de parametre d'influence et montrant l'apport du modele pour etablir une bibliotheque de cas. Les resultats, associes a une loi de fissuration de fatigue du type tanaka et a une procedure apparentee a l'homogeneisation, sont destines a fournir un outil simplifie pour predire la duree de vie d'une structure en materiau heterogene fissure. La deuxieme application exploite la possibilite de traitement des problemes de contact pour montrer l'influence de la loi de frottement entre les levres de la fissure sur la trajectoire de celle-ci, et sur la duree de vie dans le cas d'une sollicitation cyclique

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N'Diaye, Alioune. "Concentration des contraintes dans des structures tubulaires : Application de la mécanique de rupture d'entaille." Metz, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/prive/UPVM_T_2001_N_Diaye_Alioune_SMZ0121.pdf.

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Abstract:

Les travaux dans cette thèse (utilisation de la M. E. F. ) sont repartis de la manière suivante: Partie I : Elle a consisté en : 1°) l'analyse de l'évolution du kt (F. C. C. ) au voisinage du cordon de soudure (pleine ou sans entaille), en vue de la prédiction et la localisation de ces points chauds. 2°) La simulation d'une entaille en U dans la soudure (éléments coques minces) afin d'étudier l'incidence de la variation de la largeur d'entaille sur le kt élastique. Dans cette première partie du travail, les résultats obtenus ont montré que le kt diminue à la fois sur les deux membrures, pour augmenter dans l'entaille, et que les entailles en U de faibles largeurs (ε ≥ 0,2 mm). Partie II : Elle consiste à : 3°) simuler une entaille en V (discontinuités ou fissures réelles) avec des éléments volumiques (3D), afin d'appliquer la mécanique linéaire de rupture en vue d'analyser en fond d'entaille, l'indice de la variation du rayon d'entaille p sur le facteur d'intensité de contraintes en mode I, KI,P (F. I. C. ). Dans cette seconde et dernière partie les résultats ont montré qu'en fond d'entaille, les contraintes décroissent progressivement pour atteindre la contrainte nominale et s'accroissent au fur et à mesure que l'on avance vers le segment d'appui, autrement dit les KI,P augmentent quand p augmente. L'ensemble de ces phénomènes traduit combien la présence d'une entaille est nocive dans un cordon de soudure d'un nœud tubulaire, soumis à l'action combinée de traction, de la flexion dans le plan, et de la flexion hors du plan, quant à sa durée de vie
The research reported in this thesis using F. E. M. , is shared in two parts. Part one : which consisted : 1°) to analyze the evolution of kt (S. C. F. ) in the vicinity of the weld fillet (notch free welded), in order to predict and to locate these peak hot-spot stress. 2°) to stimulate an U not chin the weld using the thin-shell elements, in order to study the incidence of the variation of the width notch on the elastic kt (S. C. F. ). In this first part the results obtained show that kt tended to decrease on both members and to grow strongly in the notch bottom, and that small width notches with ε ≥ 0,2 mm are more dangerous than those with ε ≥ 0,2 mm. Part two : consisted 3°) to stimulate a V notch in the weld using the volume elements (3D) in order to apply fracture linear mechanics and to analyze in notch bottom, the incidence of variation of the p radius on the stress intensity factors KI,P (S. I. F. ). In this second and last part, the results showed that in notch bottom the stress decrease regularly until reaching the nominal stress, then increase as we advance to the bearing segment, consequently the stress intensity factors KI,P grow up as p increases. The whole of the phenomena shows how harmful the presence of a notch within a weld fillet of a tubular T-joint (submitted to the axial, IPB and OPB loadings) is because reducing its strength to the break and its life length

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Hild, François. "De la rupture des materiaux à comportement fragile." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1992. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00460367.

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Abstract:

La rupture des matériaux à comportement fragile est causée par la présence de défauts initiaux. Ces derniers conduisent à une rupture brutale dans le cas de composés monolithiques. Dans le cas de céramiques renforcées par des fibres, la rupture finale est le résultat d'un processus de fragmentation progressive des fibres. Des essais ont été effectués sur deux céramiques monolithiques et sur des bétons. Ils ont pour but d'étudier l'influence du type de sollicitation et de la distribution initiale de défauts sur la contrainte de rupture. Une première approche de prévision de la probabilité cumulée de rupture est présentée. Elle tient compte explicitement de la présence des défauts, modélisés par une valeur initiale d'une variable scalaire d'endommagement, dans le calcul du champ de contrainte. Une seconde approche, qui néglige les interactions entre défauts ainsi que leur influence sur le champ de contrainte macroscopique, est ensuite introduite. Elle permet un traitement analytique de l'expression de la probabilité cumulée de rupture en fonction de la distribution initiale de défauts. Une implémentation en tant que postprocesseur de code E.F. est ainsi possible. Elle peut également être étendue à des sollicitations cycliques. Enfin, toutes ces notions peuvent conduire in fine à l'élaboration d'une loi d'endommagement anisotrope de céramiques renforcées par des fibres. La condition de rupture fondée sur un critère de localisation conduit à une estimation de l'endommagement critique en fonction du module de Weibull.

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Ménard, Thibault. "Développement d’une méthode Level Set pour le suivi d’interface. Application de la rupture de jet liquide." Rouen, 2007. http://www.theses.fr/2007ROUES073.

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Abstract:

Ce mémoire présente des développements d’une simulation numérique directe pour l’étude de l’atomisation des jets liquides. Une méthode Level Set, pour décrire l’interface, est couplée à la méthode Ghost Fluid, pour prendre en compte les discontinuités à sa traversée. Cette approche est appliquée à l’étude des jets liquides dans le régime de Rayleigh. L’accord entre les simulations et différents résultats théoriques et expérimentaux montre l’intérêt d’une telle approche. Cependant, la méthode Level Set présente comme principale contrainte de ne pas être conservative en masse et voit son domaine d’application limité à l’étude des jets à faible vitesse. Le couplage VOF/Level Set est ici développé et permet de palier ce défaut. Ce couplage est testé dans des configurations académiques afin d’être validé et de lui apporter différentes améliorations. Le code calcul est alors appliqué à une étude sur l’atomisation d’un jet liquide haute vitesse. Des données statistiques sont extraites afin d’aider à la modélisation de l’atomisation primaire où des études ont été menées en collaboration avec des équipes développant de tels outils. Des simulations sont extraits des séquences d’images montrant différents mécanismes de formation de gouttes montrant la diversité et la complexité de ces mécanismes dans les conditions étudiées. Les limitations et les apports d’une telle approche sont finalement discutés
This thesis presents new developments of Direct Numerical Simulation for the study of liquid jet atomization. Interface tracking is performed by a Level Set method, and the Ghost Fluid Method is used to capture accurately sharp discontinuties. It is first applied on the study of the destabilisation of liquid jet in the Rayleigh regime. Numerical simulation results show an encouraging agreement with theoretical and experimental results. However, the main drawback of the Level Set method is a possible mass loss, and it restricts the application of the method to low speed jets. A coupled VOF/Level Set is thus developped to ensure mass conservation. This method is applied at test cases to be validated and improved. A specific study is then devoted to the atomization of high speed jets. Simulations are carried out to create a data base of statistical variables and improve closure relations in atomization modelling. Atomization mechanisms and droplet formation are detailed by image analysing of simulation which show the diversity and complexity of these mechanisms in this condition. Finally advantage and drawback of the method are discussed

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Khellil, Kamel. "Évaluation expérimentale d'un critère de rupture tensoriel polynomial tridimensionnel pour matériaux composites." Compiègne, 1993. http://www.theses.fr/1993COMPD562.

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Abstract:

Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés en structures épaisses, pour lesquelles un dimensionnement à la rupture par des critères de rupture classiques bidimensionnels reste insuffisant. Cette étude présente certains dispositifs et méthodologies d'essais permettant une caractérisation complète - en élasticité et en résistance - d'un matériau composite orthotrope tridimensionnel, notamment en termes des interactions des contraintes intervenant dans le critère. Concernant la détermination des termes de résistance hors-interaction, les difficultés expérimentales rencontrées dans le cas plan se retrouvent et sont amplifiées lorsque la troisième dimension de l'espace intervient. Ceci est le cas de la contrainte ultime Zplus où une nouvelle géométrie d'éprouvette a été proposée. Les dimensions et formes ont été optimisées en utilisant la méthode des éléments finis. Pour les termes d'interaction, la mesure expérimentale de F12 montre que les dispositifs expérimentaux disponibles actuellement ne permettent pas toujours une adaptation du rapport de chargement optimal et ne peuvent pas être étendus à la mesure des autres coefficients d'intéraction hors-plan. Pour répondre à ces problèmes, un nouveau dispositif de chargement biaxial de double compression a été développé. Ce nouveau dispositif permet la mesure des trois coefficients d'intéraction F12, F13 et 23 avec une grande possibilité d'adaptation des rapports optimaux de chargement.

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Alessi, Roberto. "Variational approach to fracture mechanics with plasticity." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00847970.

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Abstract:

Dans le cadre des systèmes rate-independent, un modèle de plasticité avec endommagement, visant à la description des processus de rupture ductile, est proposé et étudié par une formulation variationnelle. Une fissure cohésive, ou ductile, se produit lorsque le champ de déplacement subit une discontinuité, tout en étant encore associé à une contrainte de traction non nulle. Prévoir et décrire efficacement les phénomènes de rupture ductile est une tâche cruciale pour de nombreux matériaux d'ingénierie (métaux, polymères,. . . ), comme en témoigne le grand intérêt de la communauté scientifique sur le sujet. Modèles d'endommagement à gradient ont été fructueusement utilisé pour la description des ruptures fragiles: dans ce cas, une fois que le niveau d'endommagement atteint sa valeur maximale, une fissure est créée lorsque la traction entre les deux faces opposées tombe immédiatement à zéro. D'autre part, le modèle de plasticité parfaite pourrait décrire la formation de la glisse plastique au niveau constant de contrainte. Par conséquent, afin de décrire les effets typiques d'une rupture cohésive, l'idée principale consiste à coupler, par une approche variationnelle, le modèle de plasticité parfaite et un modèle d'endommagement à gradient. L'utilisation d'une approche variationnelle se traduit par une formulation faible et sans dérivées, fournit des moyens efficaces pour traiter les notions de bifurcation et de stabilité, est intrinsèquement discret et indique une manière naturelle et rationnelle pour définir des algorithmes numériques efficaces. L'incorporation des effets d'endommagement dans un modèle de plasticité n'est pas une idée nouvelle. Néanmoins, le modèle proposé présente de nombreux aspects originaux comme le couplage entre la plasticité et l'endommagement et la façon avec laquelle l'évolutions des variables se trouvent. L'approche variationnelle s'appuie simplement sur trois concepts: une condition d'irréversibilité, une condition de stabilité globale, locale ou différentielle et le bilan énergétique. Le modèle résultant possède une grande flexibilité dans les réponses possibles couplées, en fonction des paramètres constitutifs. Ces diverses réponses sont d'abord examinées avec un test d'une barre unidimensionnelle en traction quasi-statique en assumant une évolution homogène qui met en évidence les principales caractéristiques du modèle. La discussion sur la stabilité des solutions homogènes conduit à l'existence d'une longueur de la barre critique qui à son tour dépend de la longueur interne caractéristique du matériel. En considérant des barres plus longues par rapport à cette valeur critique, on démontre que la réponse homogène devient instable. Par conséquence une localisation doit apparaitre dans la barre. Une construction de localisation est ensuite proposée, qui prend explicitement en compte la condition d'irréversibilité sur le champ d'endommagement. Ceci permet d'étudier l'évolution non homogène et la réponse globale. Il s'avère que, en général, une fissure cohésive apparaît au centre de la zone d'endommagement avant la rupture. A ce stade, la déformation plastique se localise comme une mesure de Dirac qui devient responsable de cette fissure cohésive. On obtient la loi cohésive associée en termes de paramètres du modèle et retrouve la loi de fracture cohésive postulée par Barenblatt. Enfin, un schéma de résolution numérique est proposé, qui est basé sur un algorithme de minimisation alternée, et mis en œuvre par une librairie d'éléments finis uniquement pour le test de barre en traction. Même si l'espace d'éléments finis adoptés ne peut pas incorporer les discontinuités, les résultats numériques s'accordent parfaitement avec les solutions analytiques. Néanmoins, les développements futurs visent à étendre les simulations dans un cadre à deux / trois dimensions et de tester une méthode d'éléments finis généralisée
In the framework of rate-independent systems, an elastic-plastic-damage model, aimed at the description of ductile fracture processes, is proposed and investigated through a variational formulation. A cohesive, or ductile, crack occurs when the displacement field suffers a discontinuity whilst still being associated to a non-vanishing tensile stress. To predict and effectively describe ductile fracture phenomena is a crucial task for many engineering materials (metals, polymers,. . . ), as testified by the great interest of the scientific community on the subject. Gradient damage models have been fruitfully used for the description of brittle fractures: in such cases, once the damage level reaches its maximum value, a crack is created where the traction between the two opposite lips immediately drops to zero. On other other hand, the perfect plasticity model could describe the formation of plastic slips at constant stress level. Hence, in order to describe the typical effects of a cohesive fracture, the main idea is to couple, through a variational approach, the perfect plasticity model and a softening gradient damage model. The use of a variational approach results in a weak and derivative-free formulation, gives effective means to deal with the concepts of bifurcation and stability, is intrinsically discrete and indicates a natural and rational way to define efficient numerical algorithms. Embedding damage effects in a plasticity model is not a new idea. Nevertheless the proposed model presents many original aspects as the coupling between plasticity and damage and the way the governing equations of the variables are found. The variational approach relies simply on three concepts: the irreversibility condition, a global, local or differential stability condition and the energy balance. The resulting model possesses a great flexibility in the possible coupled responses, depending on the constitutive parameters. These various responses are first considered by investigating in a one-dimensional quasi-static traction bar test a homogeneous evolution which highlights the main features of the model. The discussion about the stability of the homogeneous solutions leads to the existence of a critical bar length which in turn depends on the characteristic internal material length. For bars that are longer than this critical value the homogeneous response is proven to become unstable and a localization must appear. A construction of localization is then proposed which explicitly takes into account the irreversibility condition on the damage field. This allows the non-homogeneous evolution and the global response to be investigated. It turns out that in general a cohesive crack appears at the center of the damage zone before the complete rupture. At this point the plastic strain localises as a Dirac measure which becomes responsible for this cohesive crack. The associated cohesive law is obtained in a closed form in terms of the parameters of the model and it recovers the cohesive fracture law postulated by Barenblatt. Finally, a numeric scheme is proposed, which is based on an alternate minimization algorithm, and implemented through a finite element library only for the one-dimensional traction bar test. Although the adopted finite element spaces do not embed discontinuities, the numeric results agree perfectly with the analytic solutions. This is due to a kind of numeric regularisation. Nevertheless, future developments aim to extend the simulations in a two/three-dimensional setting and test a generalized finite element method

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Blouin, Arnaud. "Rupture des liaisons bimétalliques dans la transition fragile-ductile." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2012. http://www.theses.fr/2014ENISE025.

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Abstract:

L’intégrité d’une structure est confirmée lorsque, pour toutes les conditions de fonctionnement, nominales ou accidentelles, celle-ci est apte à remplir ses fonctions mécaniques, et ce, pour toute sa durée de vie. Pour les composants les plus sensibles, la sureté nucléaire impose que la présence de défauts potentiels tels que des fissures soit envisagée et prise en compte lors de la conception afin d’assurer une tolérance aux grands défauts. Cette thèse contribue à la démonstration de l’intégrité du circuit primaire de refroidissement de l’EPR, réacteur de dernière génération développé par AREVA. On trouve, sur ses circuits de tuyauterie, des changements de matériaux qui nécessitent la mise en place de liaisons soudées bimétalliques. Démontrer la résistance à la rupture de ces soudures en faisant l’hypothèse de la présence de défauts tels que des fissures de surface fait partie intégrante du processus de dimensionnement, de validation de la conception et donc de la démonstration de l’intégrité des structures. Afin d’y parvenir, un modèle probabiliste assez simple pour être mis en œuvre par des industriels est exploité. Celui-ci présente un intérêt particulier puisqu’il est possible d’identifier ses paramètres à partir d’essais sur éprouvettes et de l’utiliser dans le cadre d’une étude sur structure dans la transition fragile-ductile. Deux cas de défaut conventionnel sont alors considérés, à savoir une fissure située sur une tubulure de circuit primaire et une autre située au niveau de la liaison bimétallique. Dans un premier temps, des essais de rupture sur éprouvettes sont menés afin de mieux appréhender la résistance à la rupture de la liaison soudée. Puis, dans le cadre d’une étude générique par calculs aux éléments finis, les probabilités de rupture associées à cette dernière sont comparées à celles de la tubulure en acier ferritique, elle-aussi sensible à la rupture brutale de par sa structure métallurgique. Finalement, cette confrontation montre, qu’à chargement équivalent, la liaison bimétallique a une bien meilleure résistance à la rupture que la tubulure en métal de base
The integrity of a structure is confirmed when, for all the operating conditions, nominal or accidental, the structure is able to achieve its mechanical functions, during its whole life cycle. For the most sensitive components, the nuclear safety authority requires conventional defects such as cracks to be considered within the design phase in order to ensure that these structures are tolerant to large defects. This thesis contributes to the demonstration of the main coolant line integrity of the EPR, the latest generation of reactor developed by AREVA. This piping system is composed of different materials and dissimilar metal welds (DMW) are needed. To demonstrate the fracture resistance of those welds taking into account large defects is part of the design process, as well as its validation and the demonstration of the integrity. To reach this goal, a probabilistic model, handy for industrials, is used. The first interest of this model is that it is possible to determine its parameters with tests on laboratory specimens and apply it directly to a structure case in the brittle to ductile transition. For that purpose, two cracks are considered, one in the ferritic base metal pipe of the main coolant line and another one located at the DMW. First, fracture tests are performed on specimens to better understand the fracture resistance of the weld. Then, based on finite elements analyzes, fracture probability occurrence of the DMW is compared to the one of the ferritic pipe, also sensitive to cleavage because of its metallurgical structure. Finally, this comparison shows that, for an equivalent mechanical loading, the DMW has a much better fracture resistance than the base metal pipe

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AVERBUCH, DANIEL. "Approche du dimensionnement des structures en béton armé par le calcul à la rupture." Marne-la-vallée, ENPC, 1996. http://www.theses.fr/1996ENPC9611.

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Abstract:

Ce travail est destiné à mettre au point une méthode de dimensionnement à l'état limite ultime des structures en béton armé fondée sur le calcul à la rupture. La méthode propose une analyse bidimensionnelle, en contrainte plane, dans laquelle les armatures sont représentées comme des milieux continus unidimensionnels plongés dans le béton considéré comme un milieu continu bidimensionnel (modélisation mixte). Appliquant la méthode à la prise en compte de l'effort tranchant dans le dimensionnement des poutres en flexion, on propose de modéliser le renforcement transversal des poutres par la procédure d'homogénéisation en calcul à la rupture, tout en conservant une modélisation discrète des armatures longitudinales. Ayant choisi des critères de résistance simplifiés pour le béton et les armatures, on montre ensuite les limites d'une approche unidimensionnelle du dimensionnement des poutres par le calcul à la rupture. On développe donc une approche numérique fondée sur la programmation linéaire dans le cadre de la méthode des éléments finis. Cette dernière approche permet ainsi d'évaluer l'influence de l'effort tranchant sur la résistance des poutres et de déterminer le domaine de validité de l'approche unidimensionnelle proposée précédemment. La modélisation et l'approche numérique sont finalement validées par comparaison avec des résultats expérimentaux.

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Pham, Thi Thanh Thao. "Un modèle d'endommagement à gradient de déformation à partir de la méthode d'homogénéisation pour les matériaux fragiles." Paris 13, 2010. http://www.theses.fr/2010PA132034.

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Abstract:

Un modèle d'endommagement à gradient de déformation à partir de la méthode d'homogénéisation pour les matériaux fragiles Dans ce travail de thèse, nous avons construit un. Modèle de prédiction de la rupture des matériaux fragiles contenant une source de concentration de contrainte. Nous avons d'abord développé une méthodologie d'homo-généisation pour établir les relations constitutives du gradient de déformation dans un matériau hétérogène. Lorsque le gradient de déformation n'est pas négligeable, la, procédure d'homogénéisation inclue le gradient de déformation dans la loi constitutive de manière naturelle. Ensuite, comme application de cette méthodologie, nous avons construit les relations constitutives pour un matériau élastique linéaire bidimensionnel avec des microfissures par l'adaptation du schéma d'auto-cohérence. Les équations obtenues montrent que le comportement du matériau dépend non seulement de la densité, mais encore de la taille moyenne des microfissures. Cette loi de comportement a été développée en un modèle d'endommagement en adoptant le concept de Griffith. Nous avons ensuite implémenté ce modèle d'endommagement au gradient de déformation dans un code d'éléments finis. Les résultats des simulations numériques ont été comparés aux données expérimentales. Il a été montré que l'effet de taille observé dans les études expérimentales a été correctement reproduit. Par le modèle propose. De plus. Le modèle est également bien régularisé par la présence du gradient. De déformation
A damage model in strain gradient from the homogenization method for brittle materials In this thesis, we have built a damage model to predict the fracture in brittle materials containing a source of stress concentration. We first developed a. Method of homogenization to establish the constitutive relations including the strain gradient for a heterogeneous material. When the strain gradient is riot negligible, the procedure of homogenization accounts for the strain gradient. In the constitutive law in a natural way. Then, as an application of this method. We constructed the constitutive relations in 2D for a linear elastic material with microcracks by adapting the self-consistent scheme. The obtained equations show that the behavior of the material depends not only on the density, but also on the average size of the mierocracks. This constitutive law has been extended to a damage model by adopting the concept proposed by Griffith. We implemented this strain gradient damage model into a finite element code. The numerical results were compared with the experimental data. It has been shown that the size effect observed in experimental studies was correctly reproduced by the proposed model. Moreover, the model is also well regularizated by the presence of strain gradient

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Humbert, Laurent. "Formulation des effets tridimensionnels dans les plaques élastiques fissurées en mode I à partir de la méthode d'éléments finis et de l'interférométrie ; application à l'exploitation de la méthode des caustiques." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2252.

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Abstract:

L'etude traite des effets tridimensionnels (3d) dans les plaques elastiques fissurees de type sen, chargees statiquement selon le mode i. L'interferometrie, associee a une technique quasi heterodyne, est mise en uvre pour apprehender, a un plan de reference pres, des variations de surface de quelques microns en tout point de la zone entourant la fissure. L'acces au deplacement hors plan recherche n'est pas direct et exige au prealable un recalage des donnees experimentales. Pour ce faire, nous developpons une methode hybride introduisant notamment un plan de reference inconnu qui est determine a partir des resultats theoriques 2d, toujours valables loin de la pointe de fissure (zone 2d). La mise en uvre de la methode conduit a des donnees experimentales recalees qui representent le deplacement hors plan au proche voisinage du front de fissure ou les effets 3d sont importants. Par identification sur trois types d'eprouvettes de caracteristiques mecaniques et geometriques differentes, une expression mathematique nouvelle est proposee pour le deplacement hors plan, valide a la fois dans la zone 2d classique et dans la zone 3d. Une approche numerique du probleme de rupture 3d, a l'aide de la methode des elements finis, permet de fournir la cartographie du deplacement hors plan qui est en parfaite correspondance avec le champ experimental et la formulation proposee. Une application particuliere, utilisant la formulation nouvelle du deplacement hors plan, est proposee pour l'araldite. Elle apporte dans ce cas une correction a la methode des caustiques, appliquee en reflexion, qui conduit a une mesure correcte du facteur d'intensite de contraintes, quelque soit la distance entre le plan image et le modele fissure.

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Jallouf, Salim Georges. "Approche probabiliste du dimensionnement contre le risque de rupture." Metz, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2005/Jallouf.Salim_Georges.SMZ0511.pdf.

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Abstract:

Avec la méthode SINTAP, une procédure probabiliste a été développée pour calculer la probabilité de rupture, et pour déterminer les facteurs de sécurité et de fiabilité. Pour calculer la probabilité de rupture, une intégrale multidimensionnelle doit être évaluée : Où fx(x) est une fonction commune connue de densité de probabilité d'un vecteur aléatoire X. Les paramètres suivants sont traités en tant que paramètres aléatoires : ténacité, limité d'élasticité, la résistance ultime, distribution de défaut. Ces paramètres peuvent suivre une distributions Normale, Log normale, Weibul, ou spéciale (pour les défauts). Il est très difficile d'évaluer l'intégrale de probabilité de rupture en utilisant l'intégration numérique. Par ailleurs, les algorithmes numériques suivants sont inclus dans la Procédure: Simulation simple de Monte-Carlo Méthodes FORM/SOR. La simulation simple de Monte-Carlo est une méthode simple qui emploie le fait que l'intégrale de probabilité de rupture peut être interprétée comme une valeur moyenne dans une expérience stochastique. Une évaluation est donc donnée en faisant la moyenne d'un nombre convenablement grand de résultats indépendants (simulations) de cette expérience. Les méthodes de fiabilité de Premier/Second Ordre (FORM/SORM) emploient une combinaison des méthodes analytiques et approximatives, en estimant la probabilité de rupture. On propose des exemples de l'application d'une telle méthode pour différents défauts. L'influence de la température sur des facteurs de sécurité et de fiabilité est discutée
Within SINTAP, a probabilistic procedure has been developed to calculate the probability of failure and to determine the safety and the reliability factors. To calculate the probability of failure, a multi-dimensional integral has to be evaluated: fX(x) is known joint probability density function of the random vector X. The following parameters are treated as random parameters: • Fracture toughness • Yield strength • Ultimate tensile strength • Defect distribution The parameters can follow a normal, log-normal, Weibull or some special distributions (for the defects). The failure probability integral is very hard to evaluate using numerical integration. Instead, the following numerical algorithms are included within the procedure: • Simple Monte Carlo Simulation (MCS), • First & Second -Order Reliability Method (FORM & SORM). Simple Monte Carlo Simulation (MCS) is a simple method that uses the fact that the failure probability integral can be interpreted as a mean value in a stochastic experiment. An estimate is therefore given by averaging a suitably large number of independent outcomes (simulations) of this experiment. First/Second-Order Reliability Method (FORM/SORM) uses a combination of both analytical and approximate methods, when estimating the probability of failure. Example of application of such a method to deferent defects is proposed. The influence of temperature on safety and reliability factors is discussed

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Jundt, Géraldine. "Modèles d'endommagement et de rupture des matériaux biologiques." Phd thesis, Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00544861.

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Abstract:

En biomécanique des chocs et en traumatologie virtuelle, l'étude des mécanismes lésionnels est essentielle pour évaluer les seuils de tolérance du corps humain. Dans ces domaines, la simulation numérique prend une place prépondérante grâce à des modèles éléments finis de plus en plus réalistes et précis. Cependant, leur mise en oeuvre est complexe : les modèles actuels ne permettent pas de décrire les propriétés d'endommagement et de rupture des matériaux biologiques et limitent donc leurs champs d'utilisation pour la description des mécanismes de blessures. De plus, leur biofidélité concerne essentiellement la description géométrique et structurelle des différents organes et tissus. L'objectif de ce travail porte donc sur l'amélioration de la description des mécanismes lésionnels des os et l'étude des possibilités de personnalisation des propriétés mécaniques pour rendre compte de la variabilité biologique. Après avoir étudié les spécificités du comportement mécanique de l'os et un ensemble de lois de comportement, nous avons choisi un modèle d'endommagement le plus approprié. Cette loi a été validée d'un point de vue thermodynamique. Puis elle a été adaptée à une formulation éléments finis, pour être implémentée dans une plate-forme numérique de calcul dynamique explicite. Pour son adaptation, nous avons fait des choix scientifiques mais aussi des choix de « circonstance » imposés par la formulation spécifique des calculs dynamiques explicites. Afin de rendre compte des différences interindividuelles, nous avons étudié l'influence de certains paramètres tels que la porosité, la minéralisation, l'âge ou le sexe, sur les propriétés mécaniques des os. Nous avons également réalisé des essais de flexion d'os longs. Ces essais ont une double finalité : étudier l'influence des paramètres biologiques et expérimentaux sur le comportement de fémurs et de tibias, et évaluer la loi de comportement par la simulation de ces essais. L'évaluation de la loi d'endommagement pour l'os a été effectuée à différentes échelles (simulations d'essais sur éprouvettes et des essais de flexion de fémurs). La loi donne des résultats tout à fait satisfaisants et propose un profil de rupture cohérent avec celui observé expérimentalement.

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Le, Ba Danh. "Modélisation discrète en mécanique de la rupture des matériaux fragiles." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00966789.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement à la rupture des matériaux fragiles avec une approche capable de relier l'amorçage de fissures à leurs propagations. On adopte la méthode des éléments discrets (DEM), avec le matériau composé d'un ensemble bidimensionnel régulier de particules en contact. Ceci qui nous permet de dériver une expression pour le facteur d'intensité de contraintes en fonction des forces et des déplacements relatifs des deux contacts adjacents à la pointe d'une fissure. Un critère de rupture classique, basé sur la ténacité du matériau, est ensuite adopté pour l'analyse de la propagation des fissures, représenté par la perte des forces de contact entre les particules. La vérification de la formulation est faite par la comparaison des simulations numériques à des solutions classiques de la mécanique de la rupture en mode I, mode II et mode mixte. Ensuite, on étend l'application du critère discret au comportement d'un matériau sain (non pré-fissuré), soumis à des contraintes homogènes, pour lequel on retrouve un critère de rupture du type Rankine. Le résultat final est un modèle discret simple totalement compatible avec les approches continues usuelles, et qui ne demande pas d'essais de calibration, typiques des approches discrètes conventionnelles.

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Croix, Patrick. "Endommagement et rupture des métaux anisotropes pour la dynamique et le crash de véhicules." Valenciennes, 2002. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/35d379a9-0ce7-47e2-b08f-5ae639026583.

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Abstract:

La forme et l'orientation des microcavités sont prises en compte dans le modèle éléments finis développé pour améliorer la prédiction d'apparition et de propagation de fissures. La loi d'évolution de porosité due à la nucléation est modifiée pour répondre au problème de la non évolution de l'endommagement en cisaillement pur. Une procédure d'identification par méthode inverse des paramètres d'endommagement est mise au point. Cette méthode est basée sur la corrélation des résultats expérimentaux et numériques, d'essais de traction et d'essais de type Arcan. L'identification a été réalisée pour le cas d'un matériau anisotrope en aluminium. Pour obtenir une indépendance à la taille du maillage, deux stratégies sont proposées : par remaillage basé sur un critère d'endommagement et/ou par détermination des paramètres d'endommagement en fonction de la taille du maillage. Ces différents travaux sont illustrés par plusieurs comparaisons expérimentales numériques d'essais sur longeron en aluminium
The shape and orientation of the microvoids are taken into account in the finite element model developed to improve the prediction of cracks occurrence. The evolution law of porosity due to nucleation is modified to solve the problem of the non-evolution of damage in pure shearing. An identification procedure of damage parameters by the inverse method is developed. This method is based on the correlation of experimental and numerical results, obtained from tensile and Arcan tests. The identification was carried out in the case of an anisotropic aluminium material. To obtain an independence with the mesh size, two strategies are used : by an adaptive meshing based on a damage criterion and/or by the determination of the damage parameters according to the size of the mesh. This work is illustrated by several confrontations of experimental/numerical tests carried out on an extruded aluminium tube

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Pham, Anh Duc. "Méthode multipôle rapide pour les équations intégrales variationnelles en élasticité tridimensionnelle et en mécanique de la rupture." Strasbourg, 2010. http://www.theses.fr/2010STRA6290.

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Abstract:

La propagation de la fissure dans un milieu élastique peut être simulée à l’aide de différentes méthodes numériques : méthode des éléments finis, méthode des éléments de frontière (BEM, pour Boundary Element Method)…Cette dernière présente l’avantage de ne nécessiter que la discrétisation de la frontière du domaine d’étude considéré. La BEM est donc bien adaptée au calcul de la propagation de la fissure dans un milieu élastique. Le principal inconvénient de la formulation intégrale de frontière, dite des collocations, et qu’elle conduit à un système linéaire dont la matrice est plein et non symétrique. Il est démontré que les méthodes intégrales variationnelles symétriques ne butent pas sur cette limitation et que la représentation intégrale variationnelle en contraintes ou en gradient des déplacements se suffit d’une hypothèse de gradualité de Co,α sur les déplacements υ, d’où la facilité dans sa mise en œuvre numérique. Le besoin d’évaluer et de disposer d‘équations intégrales en contraintes s’avère important dans la résolution de certains problèmes et plus spécialement en mécanique de la rupture. Ce point constitue une de nos motivations à explorer les méthodes intégrales variationnelles symétriques de Galerkin et à les placer au premier rang lors de nos développements numériques. [. . . ]

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Essongue-Boussougou, Simon. "Méthode des éléments finis augmentés pour la rupture quasi-fragile : application aux composites tissés à matrice céramique." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0018/document.

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Abstract:

Le calcul de la durée de vie des Composites tissés à Matrice Céramique (CMC) nécessite de déterminer l’évolution de la densité de fissures dans le matériau(pouvant atteindre 10 mm-1). Afin de les représenter finement on se propose de travailler à l’échelle mésoscopique. Les méthodes de type Embedded Finite Element (EFEM) nous ont paru être les plus adaptées au problème. Elles permettent une représentation discrète des fissures sans introduire de degrés de liberté additionnels.Notre choix s’est porté sur une EFEM s’affranchissant d’itérations élémentaires et appelée Augmented Finite Element Method (AFEM). Une variante d’AFEM, palliant des lacunes de la méthode originale, a été développée. Nous avons démontré que,sous certaines conditions, AFEM et la méthode des éléments finis classique (FEM) étaient équivalentes. Nous avons ensuite comparé la précision d’AFEM et de FEM pour représenter des discontinuités fortes et faibles. Les travaux de thèse se concluent par des exemples d’application de la méthode aux CMC
Computing the lifetime of woven Ceramic Matrix Composites (CMC) requires evaluating the crack density in the material (which can reach 10 mm-1). Numerical simulations at the mesoscopic scale are needed to precisely estimate it. Embedded Finite Element Methods (EFEM) seem to be the most appropriate to do so. They allow for a discrete representation of cracks with no additional degrees of freedom.We chose to work with an EFEM free from local iterations named the Augmented Finite Element Method (AFEM). Improvements over the original AFEM have been proposed. We also demonstrated that, under one hypothesis, the AFEM and the classical Finite Element Method (FEM) are fully equivalent. We then compare the accuracy of the AFEM and the classical FEM to represent weak and strong discontinuities. Finally, some examples of application of AFEM to CMC are given

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Massamba, Fidèle. "Modélisation de la rupture par forces cohésives : formulations et exemples d'applications." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066616/document.

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Abstract:

Dans le contexte industriel actuel, l'utilisation du modèle de forces cohésives en milieu solide revêt d'une importance capitale dans des nombreux domaines d'applications dont en particulier le domaine du transport, du nucléaire ou du génie-civil. En conséquence, la présente étude propose une modélisation numérique de la rupture fragile d'une plaque en acier en présence des forces cohésives. Le logiciel Cast3M est utilisé pour la mise en œuvre numérique. Le modèle de type Dugdale est utilisé et permet de calculer dans le cas d'une plaque élasto-plastique la distribution de contraintes à la pointe de fissure. Le modèle suppose, qu'à la pointe de fissure sur une longueur cohésive Lzc, les contraintes cohésives σc (x1), suivant l'axe Ox1 restent constante avec une amplitude égale à σc. Le domaine de rupture élastique et le domaine de ruine plastique a été prisent en compte. L'approche peut être considérée comme une extension de la mécanique linéaire de ruptures dans laquelle est introduite la notion de contrainte critique, ce qui permet en particulier de mieux rendre compte des effets d'échelle. A partir du principe de superposition des contraintes en mode I de rupture, les calcules dans la configuration déformée de la plaque fissurée a été étendue à d'autres géométries plus simples : une plaque avec fissure sans force cohésive, mais avec charge extérieure appliquée, une plaque avec une fissure purement cohésive et une plaque avec une fissure partiellement cohésive et sans charge extérieure. Ces différentes formes géométriques ont été prises en compte dans la modélisation numérique ainsi que la création de la fissure et le démarrage de la propagation. Le paramètre énergétique calculé selon la formule de l'intégrale J de Rice (1968) est également prise en compte et est comparé avec les résultats analytiques de Ferdjani et al. (2007)
In the context of industrial applications, the linear fracture mechanics theory is not sufficient to account for various aspects of the crack propagation and it becomes necessary to use more sophisticated models like cohesive force models. The goal of the present thesis is to develop such a model in order to account for all the process of the crack propagation, from the nucleation in a sound structure to the final failure of that structure. Specifically, we use Dugdale model which contains both the concept of critical stress and of internal length. The presence of a critical stress allows us to account for the nuckleation of a crack even if the body is initially sound, in contrast with Griffith theory which require the existence of preexisting cracks. The presence of an internal length allows us to account for pertinent scale effects, once again in contrast with Griffith theory in which the predicted scale effects are only correct for large specimen, not for small specimen. This approach is used to describe the full process of cracking in several cases, either by purely analytical methods when the geometry is simple enough, or by the finite element method with the code Cast3M in the case of complex geometry

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Lemiale, Vincent. "CONTRIBUTION À LA MODÉLISATION ET À LA SIMULATION NUMÉRIQUE DU DÉCOUPAGE DES MÉTAUX." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00299297.

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Abstract:

Le découpage mécanique des métaux est un procédé très utilisé dans l'industrie. Il permet notamment de réaliser des composants de formes plus ou moins complexes dédiés à l'industrie électronique. Cependant, il nécessite le réglage et le contrôle de nombreux paramètres. Or, le contexte industriel actuel rend les méthodes fondées sur le savoir-faire des opérateurs inadaptées. L'objet principal de cette thèse est donc de proposer un outil d'aide à la mise au point d'un découpage par le biais de la simulation numérique. La modélisation repose sur une analyse mécanique complète du comportement matériel de la tôle. La sensibilité du matériau à la vitesse de déformation et à la température est prise en compte par l'intermédiaire d'un modèle thermo-élasto-viscoplastique dans un cadre adiabatique. Les mécanismes d'endommagement et de rupture sont également pris en compte dans la modélisation. Un logiciel de simulation spécifiquement dédié au découpage a été développé. Il est basé sur la méthode des éléments finis et repose sur une modélisation bi-dimensionnelle du procédé. En parallèle aux développements numériques, un dispositif expérimental a été conçu et réalisé au cours de ces travaux, afin de valider les modèles mécaniques retenus. Les applications présentées dans ce mémoire illustrent l'apport de la simulation numérique pour les entreprises spécialisées.

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Walrick, Jean-Christophe. "Contribution au développement d'une nouvelle méthodologie pour l'étude du délaminage dans les structures stratifiées composites : Application à l'impact basse vitesse." Valenciennes, 1999. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/667676d8-6aaa-4a04-9151-0fe7d1e9082d.

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Abstract:

Une nouvelle méthodologie pour l'étude du délaminage dans les structures composites stratifiées est développée. Cette étude peut être divisée en deux parties : la première concerne la détection du délaminage dans les structures minces stratifiées. Dans le code de calcul éléments finis, ces stratifiés sont modélises à l'aide d'éléments de type coque. Ici, le problème de la représentation des mécanismes du délaminage dans un élément coque multicouche est abordé. La méthodologie utilise des critères en post traitement, qui sont basés sur la mécanique de la rupture liée à la mécanique de l'endommagement par le tenseur des contraintes effectives. La seconde partie concerne la prise en compte de l'influence du délaminage dans le comportement global de la structure. Cette influence est introduite par un changement local des caractéristiques mécaniques du matériau, de façon progressive durant la sollicitation. Ces effets intégrés provoquent une modification du comportement de la structure sur les courbes d'efforts et d'énergie. Des validations expérimentales sont menées pour des cas de traction statique, de flexion en statique et dynamique ainsi que des essais à basse vitesse avec un impacteur sphérique. La comparaison entre les résultats numériques et expérimentaux permet de conclure à une bonne corrélation et à la validation de la méthodologie. De nombreuses perspectives sont apparues à l'issue de ces travaux
A new methodology to study the behaviour of delaminated composite structures has been developed. This study can be split up into two parts : The first is about the detection of delamination in damaged laminated thin structures. In the finite element computation code, those laminated structures are modelled using shell elements. Therefore, the issue of representing the delamination mechanics within a single multi-layer element is properly tackled. The methodology uses post-process criteria based on fracture mechanics linked with damage mechanics of computation code by the effective stress tensor. In the second place, the influence of delamination over the overall behaviour of the structure is taken into account. This influence is introduced by locally changing the material characterization, progressively during the loading phase. These integrated effects change the numerical behaviour on loading and energy curves. Experimental validation studies are carried out in static tension tests, static and dynamic tests and low velocity impact with a spherical tool. The comparison between experimental and numerical results allows us to conclude to a good correlation and to the validation of this methodology. Many perspectives appeared at completion of this work

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Carin, Yann. "Modélisation de la propagation dynamique de fissure." Marne-la-vallée, ENPC, 2000. http://www.theses.fr/2000ENPC0015.

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Abstract:

Nous proposons des méthodes d'analyse afin de caractériser les matériaux vis a vis de la propagation dynamique de fissure en rupture fragile. Ainsi, nous avons développe un modèle unidimensionnel pour déterminer les premières conditions favorables ou défavorables a la propagation. Puis une méthode hybride a été mise au point permettant de rechercher des critères. Elle associe une simulation numérique bidimensionnelle et un dispositif expérimental. Son application au pmma a mis en évidence les effets de la structure et de la vitesse de la fissure sur la réponse. L'approche unidimensionnelle consiste a analyser un système de poutre type double cantiler beam constitue d'un matériau élastique, linéaire et homogène. Le développement analytique permet de définir des critères de propagation. Une dépendance vis a vis de l'histoire du chargement et de celle de la fissure (position et vitesse) a été mise en évidence. La résolution numérique des équations ainsi obtenues montre que la fissure est freinée voire même arrêtée par l'arrivée d'un front d'onde de réflexion sur la pointe de fissure. La partie expérimentale est réalisée sur un système de barres d'hopkinson synchronise avec un système de photographie rapide qui donne l'évolution de la fissure. Deux géométries spécifiques de l'éprouvette (plaque avec un coin et plaque trouée) sont étudiées. Les résultats sont en concordance avec le modèle numérique en mettant bien en évidence l'arrêt de la propagation a l'arrivée d'un front d'onde puis son redémarrage. Des vitesses de propagation de fissure jusqu'a 350 m/s sont observées. Le passage des équations de l'elastodynamique linéaire au cas bidimensionnel se fait par l'utilisation d'un modèle numérique par éléments finis. Une méthode de relâchement progressif des nuds a été mise au point pour simuler la propagation de fissure. Les résultats confrontes a l'expérimental confirment l'importance du critère qui ne peut pas être une constante.

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Dréau, Kristell. "Méthode X-FEM à ordre élevé : influence de la représentation géométrique." Ecole centrale de Nantes, 2010. http://www.theses.fr/2010ECDN0043.

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Abstract:

Dans le cadre de la méthode des éléments finis, la génération de maillages s’avère délicate en présence de géoétries complexes tridimensionnelles. Le maillage doit respecter les surfaces physiques du domaine étudié : les surfaces sont modélisées par le bord des éléments,et ne peuvent les traverser. La gestion des discontinuités mobiles comme la propagation d’une fissure implique un remaillage à chaque évolution des surfaces. La méthode des éléments finis étendus (X-FEM) permet de simplifier ces probl`emes liés à la représentation géométrique. Les éléments ne doivent pas obligatoirement respecter lessurfaces de discontinuit´es du domaine. Celles-ci sont définies à l’aide de fonctions de niveau appelées level-sets, projetées sur le maillage de calculs. L’approximation est ensuite enrichiepar des fonctions indiquant le comportement mécanique local au niveau des discontinuités. Actuellement, l’extension X-FEM est principalement utilisée avec des fonctions d’approximation linéaires et une représentation linéaire de la géométrie sur les éléments. L’objectif de cette thèse est de contribuer au développement de l’utilisation de fonctions d’approximation d’ordre élevé avec la méthode X-FEM lorsque la structure présente des frontières courbées, tout en conservant une représentation géométrique simple. L’influence de la représentation géométrique sur la précision des résultats est observée dans le cas d’une surface libre, d’une fissure, et d’une interface entre matériaux en élasticité linéaire. De nouvelles fonctions d’enrichissement sont proposées de manière à représenter correctement le comportement des matériaux dans les éléments traversés par des discontinuités courbées
Mesh generation of complex geometries can be very time-consuming, within a classical finite element analysis. The main difficulty arises from the necessity of the mesh to conform to physical surfaces. Discontinuities such as holes, cracks and material interfaces may not cross mesh elements. Moreover, local refinements close to discontinuities and mesh modifi-cation to track the geometrical and topological changes in crack propagation problems for example, can be difficult. Also, when geometries evolve and history dependent models are used, robust methods to transfer the solution to the new mesh are needed. The eXtended Finite Element Method (X-FEM) was developed in order to get rid of mesh difficulties. Within the X-FEM, surfaces that are not represented explicitly by mesh boundaries can be implicitly represented by the iso-zero values of a level-set function. The finite element approximation is then enriched by additional functions to represent the local behavior of the material around discontinuities. Nowadays, X-FEM is almost used with linear shape functions and a linear representa-tion of the geometry across elements. This work deals with high order X-FEM when domains present curved boundaries. The influence of the geometrical representation of these discon-tinuities is studied with examples including free surfaces, cracks, and material interfaces in linear elasticity. New enrichment functions are proposed to accurately represent material behavior in elements cross by curved discontinuities

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Carre, Hélène. "Etude du comportement à la rupture d'un matériau fragile précontraint : le verre trempé." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529410.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est l'étude du comportement à la rupture d'un matériau fragile précontraint : le verre trempé. Pour la prédiction de la résistance du verre trempé, la connaissance de l'état de précontrainte tridimensionnel est indispensable. Dans le cas de l'utilisation du verre pour les structures du bâtiment (ce qui constitue la première application de ce travail), les éléments sont chargés dans leur plan ; le niveau de précontrainte sur la tranche doit être déterminé. La simulation du traitement de trempe (chauffage et refroidissement brutal) par le code aux éléments finis MARC permet de calculer les contraintes transitoires et résiduelles. Le verre est un matériau viscoélastique dont le comportement varie avec la température. Le verre est un matériau fragile. Sa résistance dépend directement de son état de surface, des défauts présents dans l'élément. Une analyse statistique permet de relier la probabilité de rupture au niveau de la contrainte appliquée, de prendre en compte l'effet de surface et l'effet de la distribution des contraintes. Des essais de flexion 4 points sur de petits éléments en verre recuit servent à déterminer les caractéristiques de la loi statistique utilisée (loi de Weibull). L'effet de la vitesse de chargement sur la résistance est mis en évidence et pris en compte dans la modélisation. Il est dû à la fissuration sous-critique des défauts préexistants pendant le chargement en raison de la réaction chimique entre le verre et la vapeur d'eau présente dans l'environnement. Des essais de flexion 4 points sur de grandes poutres en verre recuit permettent de valider la loi statistique pour prédire l'effet de volume dans le verre recuit. Grâce aux résultats des simulations de la trempe et à la connaissance des caractéristiques statistiques de rupture du verre recuit, la prédiction de la résistance de grands éléments en verre trempé est possible. Cette prédiction est validée par des essais de flexion 4 points sur de grandes poutres en verre trempé. Des essais similaires de longue durée sont programmés pour étudier l'évolution de la résistance du verre recuit et trempé dans le temps.

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Aubertin, Pascal. "Couplage de modèles atomiques et continu, propagation dynamique de fissures." Lyon, INSA, 2008. http://www.theses.fr/2008ISAL0121.

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Abstract:

L’objectif est de relier deux approches, la mécanique des milieux continus, utilisant la technique X-FEM, et la dynamique moléculaire, dans le but de décrire la propagation dynamique de fissures. Avec la règle de Cauchy-Born, il est possible d’établir un lien entre les quantités classiques et le type de potentiel utilisé. Ainsi dans l’hypothèse des petits déplacements, les deux modèles deviennent cohérents. Nous avons développé une méthode de couplage, basée sur une partition de l’énergie mécanique. L’étude a porté sur un couplage cinématique réalisé grâce à des multiplicateurs de Lagrange. Le bilan énergétique est donné dans le cadre de la dynamique explicite. Nous avons enfin étudié la propagation dynamique de fissures en 2 D. L’implémentation numérique et les techniques pour gérer la propagation et le suivi de fissures sont détaillées. Des cas de fissuration dynamique sont étudiés et les capacités de la méthode sont confirmées, en particulier pour la gestion de branchements
Our goal is to link two descriptions, one coming from continuum mechanics, using the X-FEM, the other being atomistic, based on molecular dynamics, in order to describe crack propagation. Using the Cauchy-Born rule, we can establish a link between some classical mechanical quantities and the type of potentiel we use. Thus, within the small displacements assumption, the two models are coherent in a material point of view. We have developped a coupling method, based upon a partition of the mechanical energy. We have sutdied a kinematic coupling enforced via Lagrange multipliers and detailed the energy balance, in the context of explicit dynamics. Finally, we have studied dynamic crack propagation on some 2D examples. The numerical implementation and the techniques that have been used to manage propagation and cracks following are given. Some examples of dynamic failure are shawn and the capabilities of the method are confirmed, particularly for managing crack branching

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Attigui, Mohammed. "Modélisation du comportement dynamique des structures fissurées par la mécanique de rupture." Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1997LIMO0032.

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Abstract:

Les structures de genie civil sont assujetties a des ruptures dynamiques et l'effet de l'inertie ne peut etre neglige. Pour l'analyse d'un probleme de rupture, il est fondamental de comprendre les phenomenes d'amorcage, de propagation et d'arret de fissures. Des developpements theoriques et numeriques des integrales invariantes en rupture dynamique bases sur une generalisation de l'integrale de destuynder g-theta sont presentes. Dans le cas plus general de mode mixte, nous avons propose une nouvelle methode de decouplage. L'integrale m est une loi de conservation bilineaire. Les avantages du champ theta nous ont amene a developper l'integrale m-theta. L'objectif principal de cette nouvelle methode est la separation des modes de rupture. Les resultats de notre methode compares a ceux d'autres methodes de la litterature s'averent tres convainquants. L'etude de la propagation de fissure necessite la prise en compte d'une vitesse de propagation, les criteres associes et la mesure de la tenacite dynamique. La tenacite definit la valeur critique du facteur d'intensite de contraintes qui depend de la vitesse de propagation de la fissure. La limite des solutions analytiques et la difficulte des essais experimentaux ont permit une orientation vers des methodes numeriques. L'objectif de ce travail est la simulation de la propagation et de l'arret de fissures avec des approches energetiques. Un algorithme est propose pour la modelisation de propagation de la fissure basee sur l'equilibre energetique du systeme. En effet, il est possible de quantifier l'energie necessaire a l'extension de la fissure. Notre approche numerique est validee par une comparaison avec des resultats experimentaux. Nous avons implante ces methodes dans le code de calcul castem 2000 du c. E. A. Plusieurs applications numeriques sont montrees pour mettre en evidence le comportement numerique de ces methodes et la possibilite d'identification des facteurs d'intensite de contraintes d'une fissure en propagation.

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Allouti, Mustapha. "Etude de la nocivité de défauts dans les canalisations de transport de gaz tels les éraflures, les enfoncements ou leurs combinaisons." Thesis, Metz, 2010. http://www.theses.fr/2010METZ033S/document.

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Abstract:

Les canalisations sont largement employées pour le transport de fluides et de gaz, car c'est le mode d'acheminement le plus économique actuellement. Le souci des exploitants est d'assurer la maintenance des réseaux pour préserver la sécurité des populations, notamment dans le cas de gaz inflammables ou explosifs. Néanmoins, plusieurs accidents ont été constatés, qui sont généralement dus à la rupture de ces canalisations comportant des défauts, tels que : la corrosion, fissures dans les joints soudés et les agressions externes. Cette thèse est relative aux problèmes liés aux agressions externes des structures sous pression. Ces agressions externes sont considérées être réalisées à faible vitesse de déformation et conduisent à des défauts de type : enfoncements ou éraflures, ou aussi la combinaison des deux (enfoncements + éraflures). Ce travail a pour objectif de proposer une étude complète, à la fois expérimentale et numérique, sur le comportement d'une canalisation sous pression contenant les défauts décrits ci-dessus. Il se base sur l'extension de l'analyse limite et la mécanique de rupture d'entaille pour les enfoncements seuls et les défauts dits combinés. La vérification de la validité de quelques règles empiriques sur l'acceptabilité d'un enfoncement sera effectuée simultanément. Deux critères de rupture ont été proposés : le critère de rupture ductile d'Oyane dans le cas d'un enfoncement seul et la mécanique de rupture d'entaille en utilisant la méthode volumétrique associée à la triaxialité des contraintes dans le cas d'un défaut combiné (enfoncement + éraflure)
The pipelines are widely used to transport fluid and gas because they are now, the cheapest mode of transport. The concern of operators is to ensure the maintenance of networks in order to preserve the security of reported, which are usually due to failure of these lines with defects, such as : corrosion, cracks in welds and external interferences. This thesis is related to external interferences for structures under internal pressure. These external interferences are considered to be made at low strain rate and leads to defects of types : dents or gouges or a combinaison of both (dents + gouges). The aim of this work is to propose a comprehensive study, both experimental and numerical of behaviour of a pipeline under pressure containing the defects described above. It is based on extending of the theory of the limit analysis and notch fracture mechanics for dents as defect and combination of dents and gouges. The verification of the validity of some empirical rules on the acceptability of dent depth will be made simultaneously. Two failure criteria were proposed : the Oyanes's ductile fracture criterion in the case of a dent and notch fracture mechanics using volumetric method associated with stress triaxiality in the case of a combined defect (dent+ gouge)

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Streiff, Dorothée. "Etude de la nucléation et de la propagation dynamique d'une rupture par la méthode des nombres d'ondes discrets." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10242.

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Abstract:

Cette these etudie la nucleation et la propagation dynamique d'une rupture par une methode d'equations integrales aux frontieres ou les fonctions de green sont calculees par la methode des nombres d'ondes discrets. Pour cela un modele simple de crack en mode plan dans un milieu homogene, lineaire et elastique est considere. Pour caracteriser la propagation, les conditions de rupture proviennent du critere numeriquement defini par hamano. A partir de ce concept, plusieurs travaux ont ete effectues. Les resultats montrent que la vitesse de rupture obtenue depend de la resistance du milieu. Celle-ci est caracterisee par le coefficient s. Suivant les valeurs de s, la vitesse de rupture obtenue est sub-rayleigh ou super-cisaillante. Il a alors ete possible de montrer que lors du seisme d'imperial valley en californie, la vitesse de rupture pouvait atteindre des valeurs proches de la vitesse des ondes p dans le milieu. Nous avons ensuite considere le seisme de parkfield en californie pour introduire dans nos modeles le cas des sauts de faille. Les zones de nucleation possibles pour un second segment sont tout d'abord determinees. La propagation sur le second segment est realisee en supposant la presence d'une zone de faible resistance a la rupture. Deux cas de propagation ont ete modelise: dans le premier cas, la rupture s'arrete sur le premier segment avant de commencer a se propager sur le second segment, et dans le second cas, la rupture sur le deuxieme segment commence avant la fin de la propagation sur le premier segment. Nous avons alors observe que la nucleation et la propagation sur le second segment dependent de la valeur du coefficient s

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Roux, Anthony. "Modélisation par la Méthode des Eléments Discrets de la Déchirure du Complexe Musculo-Tendineux." Thesis, Paris, ENSAM, 2016. http://www.theses.fr/2016ENAM0023/document.

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Abstract:

La déchirure musculaire est la première cause de blessure chez les athlètes. De nombreuses études décrivent ce traumatisme musculaire sans parvenir à en identifier clairement la chronologie et ses circonstances. L’objectif de la thèse est de décrire le phénomène de déchirure musculaire avec la méthode des éléments discrets, en s’appuyant sur des essais expérimentaux pour valider les modèles numériques. Dans une première partie, une revue de littérature permet d’acquérir les propriétés mécaniques des différents éléments constituant le complexe musculo-tendineux afin de pouvoir en réaliser un modèle macroscopique. Dans une deuxième partie, la modélisation du complexe musculo-tendineux est réalisée. La validation du comportement mécanique en traction passive du modèle proposé est réalisée en comparaison des travaux de L-L. Gras sur le muscle sternocléidomastoïdien humain. L’influence des paramètres morphologiques sur le comportement mécanique global est ensuite étudiée. La rupture fait l’objet de la troisième partie. Une modélisation de l’ensemble {tendon d’Achille/triceps sural} est réalisée et soumise à un test de traction passif jusqu’à rupture. La validation des résultats est faite vis-à-vis des essais expérimentaux réalisés sur cet ensemble musculaire provenant de pièces anatomiques humaines. L’étape suivante s’attache à modéliser la contraction musculaire, implémentée au niveau des fibres musculaires. Une validation du comportement actif du complexe musculo-tendineux est réalisée. Cette dernière étape, combinée à la traction destructive permet d’étudier la faisabilité de modéliser la déchirure par la méthode des éléments discrets, mais également d’étudier les structures endommagées et les mécanismes de rupture. Cela ouvre des possibilités d’utilisation cliniques de ce modèle pour comprendre et prévenir des blessures par déchirure musculaire
Tearing of the muscle-tendon complex is a common sport-related injury for athletes. Many studies reported description of this traumatism but mechanisms leading to such an injury are still unclear as are the site of mechanical failure and involved structures. The aim of the thesis is to describe the phenomenon of the muscle-tendon-complex’s tear using the discrete element method and validating the numerical model with experimental data. In the first part, a literature review explains the different properties of the muscle-tendon complex main components’ in order to model it at the macroscopic scale. In the second part, the muscle-tendon complex is modeled. Validation of the mechanical behavior in passive tensile test is proposed by comparison with experimental data from L.-L. Gras on human sternocleidomastodeus muscle. Then, the different influences of morphometric parameters on the mechanical behavior of the complex are investigated. The third part focuses on the rupture. A model of the complex set of {Achilles tendon/surae triceps} is built and a tensile test until rupture is applied. Model validity is assessed by comparison with in vitro experiments from human cadavers. The fourth part focuses on the muscular activation, implemented inside fibers’ behavior. Validity of its active behavior is investigated. This fifth and last presents the enrichment with destructive tensile test. This added test allows first to study the feasibility to model the tear with the discrete element method; and second to focus on damaged structures and rupture’s mechanisms. This offers possibilities for clinical applications of this model to understand and prevent injuries caused by a tear of the muscle-tendon complex

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Lu, Hai Yun. "Extension de la méthode des discontinuités de déplacement aux comportements mécaniques non linéaires." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-409.pdf.

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Abstract:

Cette étude concerne l'extension des méthodes de frontière aux comportements mécaniques non linéaires. Les formulations intégrales, classiques en élasticité, y sont d'abord présentées en vue de leur extension au cas non linéaire à l'aide de trois approches différentes : déformations initiales, contraintes initiales, forces de volume modifiées. Le cas particulier des méthodes de type indirect (potentiel double couche) est ensuite développé dans le cadre de la méthode des discontinuités de déplacement (MDD). Les expressions des champs de déplacements et des champs de contraintes sont établies dans ce cadre, via les identités de Somigliana étendues. L'équation intégrale régularisée (partie finie d'Hadamard), associée aux contraintes est explicitée. Une formulation originale et générale, permettant d'étudier les problèmes de déformation plane en milieux compressibles est ensuite présentée avec les noyaux appropries. L'extension de la MDD proposée est dans un premier temps mise en oeuvre numériquement dans le cas des lois élastoplastiques associées. L'application du code à un certain nombre d'exemples de calculs de structures permet de mettre en évidence ses bonnes performances comparativement aux calculs éléments finis ou à des données d'expériences. L'étude se poursuit sur l'intégration d'une loi d'endommagement isotrope qui a nécessité le développement d'un algorithme spécifique. On montre clairement l'effet de l'endommagement sur la stabilité d'une cavité soumise à une pression interne. Le travail s'achève sur l'analyse des problèmes de mécanique de la rupture élastoplastique. La comparaison des résultats numériques avec d'autres calculs issus de la littérature est assez satisfaisante, ce qui confirme l'intérêt de la MDD pour l'étude des problèmes de fissuration et ouvre de nombreuses perspectives.

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Tchiyep, Piepi Guy. "Comportement viscoplastique avec rupture des argiles raides. Applications aux ouvrages souterrains." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523616.

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Abstract:

Les argiles raides sont généralement rencontrées à grande profondeur (plus de 300 mètres). Ces matériaux se caractérisent par leur teneur en eau relativement faible. De nombreux projets industriels justifient l'intérêt récent porté à ces matériaux. La thèse traite en particulier d'argiles raides susceptibles de répondre à des sollicitations par des déformations élastiques, plastiques et viscoplastiques. C'est la prise en compte simultanée d'une rupture engendrant des déformations plastiques et des déformations différées de types viscoplastiques qui font l'originalité de cette thèse. Cette nouvelle approche constitue une amélioration indispensable dans la description du comportement mécanique d'argiles raides. Ce travail est présenté en trois parties : la première partie est consacrée à l'étude expérimentale et à la modélisation du comportement mécanique des argiles raides. Dans cette partie, nous décrivons les matériaux considérés, et les essais réalisés. Nous discutons les résultats et élaborons un modèle viscoplastique avec rupture. La deuxième partie, « Application du modèle VPR au calcul d'un tunnel de section circulaire », est consacrée à l'élaboration d'une solution originale semi analytique et d'un algorithme implanté dans GEOMEC91. La troisième partie, « Application du modèle VPR au calcul 2d axisymétrique des tunnels soutenus et étude paramétrique », montre très clairement l'influence du modèle VPR sur la convergence du tunnel au moment de la pose du soutènement, et par conséquent sur les sollicitations de ce dernier. Les résultats des calculs montrent une forte influence de la cohésion à court terme sur la convergence du tunnel.

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Pop, Octavian. "‬Etude numérique et expérimentale de la topographie de la zone plastique à partir de la méthode des caustiques : application à un milieu ductile fissuré sollicité en mode I." Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2310.

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Abstract:

L’étude présentée dans ce mémoire concerne l'influence de la plasticité en pointe de fissure sur la topographie du champ de déplacements d'un milieu ductile fissuré, sollicité en mode I de rupture. Pour un milieu ductile avec une fissure stationnaire, le développement maximum de la zone plastique précède généralement le processus de propagation de la fissure. Dans ce cas, l'étude de la zone plastique peut fournir des informations sur l’imminence d’une rupture. Dû aux changements topologiques survenus en pointe de fissure pendant le chargement, un faisceau parallèle de lumière, incident à la surface du milieu, sera dévié de sa trajectoire initiale créant ainsi une caustique optique. Les études numériques et les essais expérimentaux réalisées sur des éprouvettes SEN fabriquées en polycarbonate, sollicitées en mode I au-delà de la limite initiale d'élasticité montrent que l’amplitude de la plasticité peut être évaluée à partir de la forme des caustiques
The present study analyses the influence of local plasticity over the displacement field’s topography, developed in a mode I loaded ductile medium, near the crack tip. In such a medium, an initially stationary crack begins to extend as soon as the plastic zone reaches a critical size. This being the case, studying the plastic zone can provide information on the imminence of the crack propagation. Due to inherent topological changes in the crack tip during the loading, a parallel light beam, incident on the specimen boundary, will be deviated from its initial trajectory, thus creating an optical caustic. Numerical studies and experimental tests conducted on polycarbonate SEN specimens, loaded in mode I beyond their initial elasticity limit, show that the plasticity can be evaluated starting from the shape of the caustics

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Legrain, Grégory. "Extension de l'approche X-FEM aux grandes transformations pour la fissuration des milieux hyperélastiques." Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2127.

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Abstract:

Le caoutchouc industriel est présent dans de nombreuses applications industrielles, de la plus basique à la plus technique. Son mode de défaillance prépondérant est la rupture due à la propagation de fissures par fatigue : les sollicitations mécaniques ainsi que l'atmosphère extérieure provoquent dans un premier temps l'apparition d'une amorce de fissure. Sous l'effet des sollicitations mécaniques, cette fissure se propage jusqu'à rupture de la pièce. L'objectif de ce travail est de faciliter la simulation numérique de la propagation de fissures dans les élastomères. Pour cela, la méthode des éléments finis étendus (X-FEM) est considérée. Cette méthode a été développée afin de limiter le recours au remaillage dans le cadre de la fissuration des métaux. En outre, elle permet d'enrichir l'approximation éléments finis par des fonctions provenant de la physique du problème. La première partie de ce travail consiste à adapter cette méthode à la mécanique non-linéaire de la rupture. En particulier, le choix d'une formulation de résolution ainsi que la recherche de fonctions d'enrichissement adaptées sont étudiés. Dans un deuxième temps, l'enrichissement de formulations mixtes pour la gestion de la contrainte d'incompressibilité est détaillé. Des stratégies d'enrichissement ont été développées afin de préserver la stabilité de ces formulations. Ces dernières permettent la vérification de la condition inf-sup dans le cas des trous, inclusions et fissures sous l'hypothèse des petites perturbations. Enfin dans une troisième partie, le concept de forces configurationnelles est appliqué comme critère directionnel pour la propagation de fissures 2D et 3D. Un intérêt tout particulier est porté à l'amélioration de la robustesse de l'évaluation numérique de cette grandeur
Rubber-like materials are used in a wide range of applications (from basic to high-tech one). Failure of rubbers is mainly caused by rupture because of cracks: In a first step, mechanical solicitations and external atmosphere make the crack initiate. Then, under mechanical loading, it propagates until the part breaks. The main subject of this work is to facilitate the numerical simulation of crack propagation in rubber-like materials. The eXtended Finite Element Method (X-FEM), which was developed as a mean to reduce remeshing in linear fracture mechanics is used here. Moreover, the method allows the enrichment of the finite element approximation with physical based functions. The first part of this work consists in an application of the X-FEM in the field of nonlinear fracture mechanics. In particular, we insist on the choice of a well fitted formulation for resolution, and on the use of adapted enrichment functions. In a second part, we focus on the enrichment of mixed formulations under incompressibility constraint. Strategies have been developed in order to preserve the stability of the formulations. These enrichments allow the fulfilment of the inf-sup condition in the case of holes, material inclusions and cracks under the small strain assumption. Finally, in a last part, we focus on the application of the configurational forces concept as a criterion for crack propagation in both 2D and 3D

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Prabel, Benoit. "MODÉLISATION AVEC LA MÉTHODE X-FEM DE LA PROPAGATION DYNAMIQUE ET DE L'ARRÊT DE FISSURE DE CLIVAGE DANS UN ACIER DE CUVE REP." Phd thesis, INSA de Lyon, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00278939.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse présente l'étude de la propagation et de l'arrêt d'une fissure de clivage dans un acier de cuve REP. Une bonne compréhension des phénomènes en jeu nécessite de solides données expérimentales, ainsi qu'un outil de modélisation performant. La méthode X-FEM est implantée dans Cast3m, permettant de simuler efficacement la propagation de fissure par éléments finis. Deux techniques concernant l'actualisation des fonctions de niveau, ainsi qu'une intégration non conforme sont proposées. La campagne d'essais de propagation de fissure concerne trois géométries : des éprouvettes CT, et des anneaux comprimés en mode I et mixte. On relève les vitesses de propagation. Des fractographies désignent le clivage comme responsable de la ruine. Un modèle de propagation basé sur la contrainte principale en pointe de fissure est identifié. La contrainte critique de clivage dépend de la vitesse de sollicitation. Ce modèle permet de prédire précisément par la simulation numérique, le comportement de la fissure observé expérimentalement.

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Faure, Emmanuelle. "Plasticité et rupture de mélanges à matrice polyamide 6 et renfort minéral ou hybride minéral-élastomère." Lille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LIL10211.

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Abstract:

Les propriétés en plasticité et rupture de composites particulaires sont étudiées afin de déterminer l'influence de la microstructure sur leur comportement. Les mélanges polyamide 6/carbonate de calcium présentent en fonction de la fraction volumique de charges, une évolution de la contrainte à l'écoulement différente en traction et en compression. Une modélisation par éléments finis selon une approche élasto-plastique permet d'interpréter ces résultats et souligne le rôle crucial du niveau d'adhésion, en relation avec le phénomène de cavitation interfaciale. Le comportement à la rupture est optimisé du point de vue de l'amorçage et de la propagation pour une fraction volumique voisine de 10%. La résistance à l'amorçage est liée à l'existence d'une zone plastique similaire à celle du PA6. Par contre la résistance à la propagation résulte de la compétition entre cisaillement local du polyamide et quantité effective de matrice sollicitée. Des matériaux hybrides sont élaborés par l'introduction de particules élastomères de type core-shell dans le mélange à renfort rigide optimum. Les élastomères induisent les mêmes évolutions de la contrainte à l'écoulement en traction et compression grâce à la promotion de la plasticité et ce, sans effet notable de l'adhésion matrice/élastomère. Une bonne adhésion est en revanche requise pour l'amélioration des propriétés de rupture à partir de 20% d'élastomères. La combinaison des renforts rigides et élastomères permet d'envisager un compromis satisfaisant entre rigidité et tenue à l'impact de ces matériaux.

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Elmeguenni, Mohamed. "Effet de la triaxialité sur le comportement et la rupture du polyéthylène haute densité : approches expérimentales et numériques." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10035.

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Abstract:

Dans un premier volet, une approche expérimentale basée sur des essais macroscopiques et des observations microscopiques (MEB et MO) ont permis de préciser la cause de l’endommagement du polyéthylène haute densité (PEHD) et sa sensibilité à la triaxialité des contraintes. Dans un deuxième volet, afin d’explorer des gammes de triaxialités de contraintesplus importantes, des éprouvettes fissurées ont été étudiées expérimentalement et ont permis de discuter de la pertinence des critères impliquant les concepts de la mécanique de la rupture ductile pour l’étude du PEHD. Pour étayer la discussion, deux approches énergétiques (intégrale J et EWF) de la mécanique de la rupture couplées à la technique de corrélation d’images digitales ont été examinées sur trois types d’éprouvettes (SENB, CT et DENT). Enfin, un troisième volet avait pour objet d’examiner la pertinence de modèles issus de la mécanique de l’endommagement ductile par croissance de vides pour prédire le comportement mécanique et l’endommagement du PEHD et ce, jusqu’à rupture. Une attention particulière a été portée aux effets de triaxialité des contraintes. Deux critères de coalescences ont été examinés selon deux approches complémentaires. Ces approches se sont avérées pertinentes dans le cas du PEHD. En effet, la confrontation des résultats numériques avec les résultats expérimentaux a montrée une bonne corrélation tant sur la réponse globale des éprouvettes axisymétriques entaillées (courbes contrainte vraie - variation de volume plastique - déformation vraie) et des éprouvettes de rupture (charge - déplacement) que sur la réponse locale des éprouvettes de rupture en terme de champs cinématiques
In a first part of this thesis, an experimental approach based on macroscopic measurements and microscopic observations (SEM and OM) led to a better understanding of damage mechanisms in high density polyethylene (HDPE) and its stress triaxiality sensitivity. In order to examine higher stress triaxiality values, cracked samples were experimentally examined in a second part. Based on the obtained results, the relevance of the fracture mechanics concepts to characterize the fracture toughness of HDPE was critically discussed. The investigation was performed using two well-known approaches of the fracture mechanics – J-integral and EWF – using different specimen configurations (SENB, CT and DENT). To gain insight into the strain field around the crack tip, digital image correlation method was used. The third part was focused on the demonstration of the relevance of ductile damage models (based on the void volume evolution as indicator of damage) to predict the mechanical and damage behaviour of HDPE and that, until complete failure. A special attention was paid on the stress triaxiality effects. Two failure criteria using complementary approaches were examined. These approaches were found relevant in the case of HDPE. Indeed, a good agreement was found between the numerical simulations and the experimental results in terms of overall response of axisymmetric samples (true stress-strain-volumetric response) and of cracked samples (load-displacement response) and in terms of local response corresponding to kinematics fields

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Dissertations / Theses on the topic 'Méthode d'approche à la rupture'

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