Relevant bibliographies by topics / Méthode Wave Finite Element

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  5. Conference papers
  6. Reports

Academic literature on the topic 'Méthode Wave Finite Element'

Author: Grafiati
Published: 7 July 2024
Last updated: 7 July 2024

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Journal articles on the topic "Méthode Wave Finite Element"

1

Ahmad, Zair Asrar Bin, Juan Miguel Vivar Perez, Christian Willberg, and Ulrich Gabbert. "Lamb wave propagation using Wave Finite Element Method." PAMM 9, no. 1 (December 2009): 509–10. http://dx.doi.org/10.1002/pamm.200910227.

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2

Huang, Min‐Chih. "Finite/infinite element analysis of wave diffraction." Journal of the Chinese Institute of Engineers 8, no. 1 (January 1985): 1–6. http://dx.doi.org/10.1080/02533839.1985.9676798.

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3

Qin, Jianmin, Bing Chen, and Lin Lu. "Finite Element Based Viscous Numerical Wave Flume." Advances in Mechanical Engineering 5 (January 2013): 308436. http://dx.doi.org/10.1155/2013/308436.

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4

KAWAHARA, M., and J. Y. CHENG. "FINITE ELEMENT METHOD FOR BOUSSINESQ WAVE ANALYSIS." International Journal of Computational Fluid Dynamics 2, no. 1 (January 1994): 1–17. http://dx.doi.org/10.1080/10618569408904481.

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5

Sengupta, T. K., S. B. Talla, and S. C. Pradhan. "Galerkin finite element methods for wave problems." Sadhana 30, no. 5 (October 2005): 611–23. http://dx.doi.org/10.1007/bf02703510.

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6

Huang, Min‐Chih, John W. Leonard, and Robert T. Hudspeth. "Wave Interference Effects by Finite Element Method." Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering 111, no. 1 (January 1985): 1–17. http://dx.doi.org/10.1061/(asce)0733-950x(1985)111:1(1).

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7

Kawakami, Ichiro, Masamitsu Aizawa, Katsumi Harada, and Hiroyuki Saito. "Finite Element Method for Nonlinear Wave Propagation." Journal of the Physical Society of Japan 54, no. 2 (February 15, 1985): 544–54. http://dx.doi.org/10.1143/jpsj.54.544.

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8

DI, Qing-Yun, and Miao-Yue WANG. "2d Finite Element Modeling for Radar Wave." Chinese Journal of Geophysics 43, no. 1 (January 2000): 109–16. http://dx.doi.org/10.1002/cjg2.14.

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9

De Rosa, S., and G. Pezzullo. "One-dimensional wave equation: Finite element eigenanalysis." Journal of Sound and Vibration 150, no. 2 (October 1991): 335–37. http://dx.doi.org/10.1016/0022-460x(91)90626-u.

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10

Serón, F. J., F. J. Sanz, M. Kindelán, and J. I. Badal. "Finite-element method for elastic wave propagation." Communications in Applied Numerical Methods 6, no. 5 (July 1990): 359–68. http://dx.doi.org/10.1002/cnm.1630060505.

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Dissertations / Theses on the topic "Méthode Wave Finite Element"

1

Citrain, Aurélien. "Hybrid finite element methods for seismic wave simulation : coupling of discontinuous Galerkin and spectral element discretizations." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMIR28.

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Abstract:
Pour résoudre des équations d’ondes posées dans des milieux hétérogènes avec des éléments finis et un coût numérique raisonnable, nous couplons la méthode Discontinue de Galerkine (DGm) avec des éléments finis spectraux (SEm). Nous utilisons des maillages hybrides composés de tétraèdres et d’hexaèdres structurés. Le couplage est réalisé en partant d’une formulation DG mixte primale posée dans un maillage hybride composé d’un macro-élément hexaédrique et d’un sous-maillage composé de tétraèdres. La SEm est appliquée dans le macro-élément découpé en hexaèdres structurés et le couplage est assuré par les flux numériques de la DGm appliqués sur les faces internes du macro-élément communes avec le maillage tétraédrique. La stabilité de la méthode couplée est démontrée quand l’intégration en temps est effectuée avec un schéma Saute-Mouton. Les performances de la méthode couplée sont étudiées numériquement et on montre que le couplage permet de réduire les coûts numériques avec un très bon niveau de précision. On montre aussi que la formulation couplée peut stabiliser la méthode DG appliquée dans des domaines incluant des couches parfaitement adaptées
To solve wave equations in heterogeneous media with finite elements with a reasonable numerical cost, we couple the Discontinuous Galerkin method (DGm) with Spectral Elements method (SEm). We use hybrid meshes composed of tetrahedra and structured hexahedra. The coupling is carried out starting from a mixed-primal DG formulation applied on a hybrid mesh composed of a hexahedral macro-element and a sub-mesh composed of tetrahedra. The SEm is applied in the macro-element paved with structured hexahedrons and the coupling is ensured by the DGm numerical fluxes applied on the internal faces of the macro-element common with the tetrahedral mesh. The stability of the coupled method is demonstrated when time integration is performed with a Leap-Frog scheme. The performance of the coupled method is studied numerically and it is shown that the coupling reduces numerical costs while keeping a high level of accuracy. It is also shown that the coupled formulation can stabilize the DGm applied in areas that include Perfectly Matched Layers
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2

Grasso, Eva. "Modelling visco-elastic seismic wave propagation : a fast-multipole boundary element method and its coupling with finite elements." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00730752.

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Abstract:
The numerical simulation of elastic wave propagation in unbounded media is a topical issue. This need arises in a variety of real life engineering problems, from the modelling of railway- or machinery-induced vibrations to the analysis of seismic wave propagation and soil-structure interaction problems. Due to the complexity of the involved geometries and materials behavior, modelling such situations requires sophisticated numerical methods. The Boundary Element method (BEM) is a very effective approach for dynamical problems in spatially-extended regions (idealized as unbounded), especially since the advent of fast BEMs such as the Fast Multipole Method (FMM) used in this work. The BEM is based on a boundary integral formulation which requires the discretization of the only domain boundary (i.e. a surface in 3-D) and accounts implicitly for the radiation conditions at infinity. As a main disadvantage, the BEM leads a priori to a fully-populated and (using the collocation approach) non-symmetrical coefficient matrix, which make the traditional implementation of this method prohibitive for large problems (say O(106) boundary DoFs). Applied to the BEM, the Multi-Level Fast Multipole Method (ML-FMM) strongly lowers the complexity in computational work and memory that hinder the classical formulation, making the ML-FMBEM very competitive in modelling elastic wave propagation. The elastodynamic version of the Fast Multipole BEM (FMBEM), in a form enabling piecewise-homogeneous media, has for instance been successfully used to solve seismic wave propagation problems in a previous work (thesis dissertation of S. Chaillat, ENPC, 2008). This thesis aims at extending the capabilities of the existing frequency-domain elastodynamic FMBEM in two directions. Firstly, the time-harmonic elastodynamic ML-FMBEM formulation has been extended to the case of weakly dissipative viscoelastic media. Secondly, the FMBEM and the Finite Element Method (FEM) have been coupled to take advantage of the versatility of the FEM to model complex geometries and non-linearities while the FM-BEM accounts for wave propagation in the surrounding unbounded medium. In this thesis, we consider two strategies for coupling the FMBEM and the FEM to solve three-dimensional time-harmonic wave propagation problems in unbounded domains. The main idea is to separate one or more bounded subdomains (modelled by the FEM) from the complementary semi-infinite viscoelastic propagation medium (modelled by the FMBEM) through a non-overlapping domain decomposition. Two coupling strategies have been implemented and their performances assessed and compared on several examples
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3

Salam, Claro Diego. "Wave-based numerical approaches for non-destructive testing of structural assemblies involving straight waveguides and curved joints." Electronic Thesis or Diss., Bourges, INSA Centre Val de Loire, 2024. http://www.theses.fr/2024ISAB0003.

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Abstract:
Cette thèse étudie la détection et la localisation des défauts dans les assemblages de guides d'ondes, en explorant l'interaction entre les ondes se propageant dans des assemblages de guides d'ondes droits contenant des jonctions coudées et des défauts. A cet effet, la méthode Wave Finite Element (WFE) est utilisée. Des expériences numériques valident la robustesse et la précision de la méthode WFE à partir de comparaisons avec des solutions analytiques et éléments finis, en se concentrant particulièrement sur les courbes de dispersion et les réponses forcées. En élargissant l'étude aux assemblages comportant des éléments de couplage, tels que des joints et des défauts, l'étude met en évidence l'efficacité de la méthode WFE dans des scénarios impliquant de tels assemblages. Une nouvelle stratégie utilisant un formalisme en matrices de diffusion est proposée pour la localisation des défauts, qui met l'accent sur les structures contenant des jonctions coudées. L'approche repose sur le calcul du temps de vol de paquets d'ondes transmis ou réfléchis au niveau d'un élément de couplage. La stratégie est validée par des simulations numériques, démontrant la précision de la localisation des défauts pour divers scénarios, notamment des poutres 2D en contraintes planes et des tuyaux avec une jonction coudée et un défaut. Les structures élasto-acoustiques sont également traitées. Une stratégie de réduction basée sur la méthode de Craig-Brampton avec des vecteurs d'enrichissement est proposée pour améliorer le coût de calcul de la modélisation des éléments de couplage. L'analyse des coefficients de transmission et de réflexion en puissance des ondes dans des structures présentant des défauts et des jonctions met en évidence la pertinence du mode de torsion dans les contrôles non destructifs par ondes guidées dans ce type de système. Ces travaux de recherche contribuent non seulement à la compréhension de la propagation des ondes dans les assemblages de guides d'ondes, mais proposent également des stratégies pratiques pour une détection et une localisation précise des défauts, avec des applications potentielles dans divers contextes d'ingénierie
This thesis investigates defect detection and localization within waveguide assemblies, exploring the interaction between waves in straight waveguides with curved joints and defects. For this purpose, the Wave Finite Element (WFE) method is used. Numerical experiments validate the robustness and accuracy of the WFE method through comparisons with analytical and Finite Element solutions, particularly focusing on dispersion curves and forced responses. Extending the investigation to assemblies with coupling elements, such as joints and defects, the study highlights the efficiency of the WFE method in scenarios involving waveguides.A novel strategy is proposed within the scattering matrix formalism for defect localization, with a specific emphasis on structures containing curved joints. The approach relies on computing the time of flight of narrow wavepackets transmitted or reflected at a coupling element. The strategy is validated through numerical simulations, showcasing precision in defect localization for diverse scenarios, including 2D plane-stress beams and pipes, with a curved joint and a defect.Elasto-acoustic structures are also treated. A reduction strategy based on Craig-Brampton reduction with enrichment vectors is proposed for computational efficiency to model coupling elements. Analysis of power transmission and reflection of waves in structures with defects and joints highlights the significance of the torsional mode in guided wave-based non-destructive testing in this type of system.This research work contributes not only to the understanding of wave propagation in waveguide assemblies but also offers practical strategies for accurate defect detection and localization, with potential applications in diverse engineering contexts
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Chaumont, Frelet Théophile. "Approximation par éléments finis de problèmes d'Helmholtz pour la propagation d'ondes sismiques." Thesis, Rouen, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAM0011/document.

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Abstract:
Dans cette thèse, on s'intéresse à la propagation d'ondes en milieu fortement hétérogène modélisée par l'équation d'Helmholtz. Les méthodes numériques permettant de résoudre ce problème souffrent de dispersion numérique, en particulier à haute fréquence. Ce phénomène, appelé "effet de pollution", est largement analysé dans la littérature quand le milieu de propagation est homogène et l'utilisation de "méthodes d'ordre élevé" est souvent proposée pour minimiser ce problème. Dans ce travail, on s'intéresse à un milieu de propagation hétérogène, cas pour lequel on dispose de moins de connaissances. On propose d'adapter des méthodes éléments finis d'ordre élevé pour résoudre l'équation d'Helmholtz en milieu hétérogène, afin de réduire l'effet de pollution. Les méthodes d'ordre élevé étant généralement basées sur des maillages "larges", une stratégie multi-échelle originale est développée afin de prendre en compte des hétérogénéités de petite échelle. La convergence de la méthode est démontrée. En particulier, on montre que la méthode est robuste vis-a-vis de l'effet de pollution. D'autre part, on applique la méthode a plusieurs cas-tests numériques. On s'intéresse d'abord à des problèmes académiques, qui permettent de valider la théorie de convergence développée. On considère ensuite des cas-tests "industriels" appliqués à la Géophysique. Ces derniers nous permettent de conclure que la méthode multi-échelle proposée est plus performante que les éléments finis "classiques" et que des problèmes 3D réalistes peuvent être considérés
The main objective of this work is the design of an efficient numerical strategy to solve the Helmholtz equation in highly heterogeneous media. We propose a methodology based on coarse meshes and high order polynomials together with a special quadrature scheme to take into account fine scale heterogeneities. The idea behind this choice is that high order polynomials are known to be robust with respect to the pollution effect and therefore, efficient to solve wave problems in homogeneous media. In this work, we are able to extend so-called "asymptotic error-estimate" derived for problems homogeneous media to the case of heterogeneous media. These results are of particular interest because they show that high order polynomials bring more robustness with respect to the pollution effect even if the solution is not regular, because of the fine scale heterogeneities. We propose special quadrature schemes to take int account fine scale heterogeneities. These schemes can also be seen as an approximation of the medium parameters. If we denote by h the finite-element mesh step and by e the approximation level of the medium parameters, we are able to show a convergence theorem which is explicit in terms of h, e and f, where f is the frequency. The main theoretical results are further validated through numerical experiments. 2D and 3D geophysica benchmarks have been considered. First, these experiments confirm that high-order finite-elements are more efficient to approximate the solution if they are coupled with our multiscale strategy. This is in agreement with our results about the pollution effect. Furthermore, we have carried out benchmarks in terms of computational time and memory requirements for 3D problems. We conclude that our multiscale methodology is able to greatly reduce the computational burden compared to the standard finite-element method
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5

Kessentini, Ahmed. "Approche numérique pour le calcul de la matrice de diffusion acoustique : application pour les cas convectifs et non convectifs." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEC019/document.

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Abstract:
La propagation acoustique guidée est étudiée dans ce travail. La propagation des ondes acoustiques dans une direction principale est privilégiée. La méthode des éléments finis ondulatoires est donc exploitée pour extraire les nombres d'ondes. Les déformées des différents modes de conduit rigide sont aussi obtenues. Pour des conduits avec des discontinuités d'impédance, la matrice de diffusion peut être calculée à l'aide d'une modélisation par éléments finis de la partie traitée acoustiquement. Une modélisation tridimensionnelle des conduits traités acoustiquement permet une étude de la propagation pour tous les ordres des modes, de leur diffusion et du comportement acoustique des matériaux absorbants. Les réponses forcées de diverses configurations de guides d'ondes aux conditions aux limites imposées sont également calculées. L'étude est finalement étendue à la propagation acoustique dans les guides d'ondes avec un écoulement moyen uniforme
The guided acoustical propagation is investigated in this work. The propagation of the acoustic waves in a main direction is privileged. A Wave Finite Element method is therefore exploited to extract the wavenumbers. Rigid duct's mode shapes are moreover obtained. For ducts with impedance discontinuities, the scattering matrix can be then calculated through a Finite Element modelling of the lined part. A three dimensional modelling of the lined ducts allows a study of the propagation for the full modes orders, their scattering and the acoustic behaviour of the absorbing materials. The forced responses of various configurations of waveguides with imposed boundary conditions are also calculated. The study is finally extended to the acoustical propagation within waveguides with a uniform mean flow
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Bouizi, Abdelillah. "Résolution des équations de l'acoustique linéaire par une méthode d'éléments finis mixtes." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1989. http://www.theses.fr/1989ECDL0005.

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Abstract:
Présentation d'un modèle numérique pour l'étude des problèmes linéaires de l'acoustique intérieure. Les solutions proposées développent un formalisme mixte traduisant sous forme variationnelle les équations de conservations de la masse et de la quantité de mouvement du fluide. La discrétisation par éléments finis isoparamétriques utilise une approximation quadratique du champ vectoriel de vitesse et du champ scalaire de pression.
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7

Huang, Tianli. "Multi-modal propagation through finite elements applied for the control of smart structures." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00946214.

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Abstract:
Le sujet de thèse concerne l'analyse de la propagation des ondes dans les structures complexes et leurs exploitations pour le contrôle semiactif et le contrôle de santé de structures intelligentes. Les structures composites munies de patches piézoélectriques sont la cible principale des investigations. Les patches piézoélectriques sont disposés avec une périodicité. Des travaux précédents ont montré l'intérêt de ce type de configuration pour l'amortissement actif de modes de structures en basses fréquences. L'objectif principal de cette thèse est l'extension de ces constatations dans une bande de fréquences plus large : basses et moyennes fréquences. La maîtrise des paramètres de propagation et de diffusion des ondes est la finalité recherchée. Dans ce cadre, les travaux proposés se baseront sur une technique particulière développée au sein de l'équipe Dynamique des Systèmes et des Structures: la technique WFE (Wave Finite Element), Ondes par éléments finis. Cette approche, construite à l'aide d'un modèle éléments finis d'une cellule représentative de l'essentiel des paramètres de propagation et de diffusion des ondes dans les structures. Elle a été validée sur des cas simples de structures, principalement isotrope monodimensionnel. La modélisation dans ce cas des sandwichs plaques composites munies de couches piézoélectriques sera opérée. Des simulations numériques poussées seront effectuées afin de cerner le cadre d'application de la WFE pour ce type de structures. Des optimisations pourront être réalisées avec ces outils numériques afin d'obtenir des paramètres géométriques et électriques optimaux dans la conception des structures intelligentes. Les travaux de cette thèse sont intégrés dans le projet CALIOP en collaborant avec le laboratoire de Mécanique Appliquée R.Chaléat de l'Institut FEMTOSTet G.W. Woodruff School of Mechanical Engineering de Georgia Institute of Technology.
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Yang, Mingming. "Development of the partition of unity finite element method for the numerical simulation of interior sound field." Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2282/document.

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Abstract:
Dans ce travail, nous avons introduit le concept sous-jacent de PUFEM et la formulation de base lié à l'équation de Helmholtz dans un domaine borné. Le processus d'enrichissement de l'onde plane de variables PUFEM a été montré et expliqué en détail. L'idée principale est d'inclure une connaissance a priori sur le comportement local de la solution dans l'espace des éléments finis en utilisant un ensemble de fonctions d'onde qui sont des solutions aux équations aux dérivées partielles. Dans cette étude, l'utilisation des ondes planes se propageant dans différentes directions a été favorisée car elle conduit à des algorithmes de calcul efficaces. En outre, nous avons montré que le nombre de directions d'ondes planes dépend de la taille de l'élément PUFEM et la fréquence des ondes à la fois en 2D et 3D. Les approches de sélection de ces ondes planes sont également illustrés. Pour les problèmes 3D, nous avons étudié deux systèmes de distribution des directions d'ondes planes qui sont la méthode du cube discrétisé et la méthode de la force de Coulomb. Il a été montré que celle-ci permet d'obtenir des directions d'onde espacées de façon uniforme et permet d'obtenir un nombre arbitraire d'ondes planes attachées à chaque noeud de l'élément de PUFEM, ce qui rend le procédé plus souple.Dans le chapitre 3, nous avons étudié la simulation numérique des ondes se propageant dans deux dimensions en utilisant PUFEM. La principale priorité de ce chapitre est de venir avec un schéma d'intégration exacte (EIS), résultant en un algorithme d'intégration rapide pour le calcul de matrices de coefficients de système avec une grande précision. L'élément 2D PUFEM a ensuite été utilisé pour résoudre un problème de transmission acoustique impliquant des matériaux poreux. Les résultats ont été vérifiés et validés par la comparaison avec des solutions analytiques. Les comparaisons entre le régime exact d'intégration (EIS) et en quadrature de Gauss ont montré le gain substantiel offert par l'EIE en termes de temps CPU.Une 3D exacte Schéma d'intégration a été présenté dans le chapitre 4, afin d'accélérer et de calculer avec précision (jusqu'à la précision de la machine) des intégrales très oscillatoires découlant des coefficients de la matrice de PUFEM associés à l'équation 3D Helmholtz. Grâce à des tests de convergence, un critère de sélection du nombre d'ondes planes a été proposé. Il a été montré que ce nombre ne pousse que quadratiquement avec la fréquence qui donne lieu à une réduction drastique du nombre total de degrés de libertés par rapport au FEM classique. Le procédé a été vérifié pour deux exemples numériques. Dans les deux cas, le procédé est représenté à converger vers la solution exacte. Pour le problème de la cavité avec une source de monopôle située à l'intérieur, nous avons testé deux modèles numériques pour évaluer leur performance relative. Dans ce scénario, où la solution exacte est singulière, le nombre de directions d'onde doit être choisie suffisamment élevée pour faire en sorte que les résultats ont convergé.Dans le dernier chapitre, nous avons étudié les performances numériques du PUFEM pour résoudre des champs sonores intérieurs 3D et des problèmes de transmission d'ondes dans lequel des matériaux absorbants sont présents. Dans le cas particulier d'un matériau réagissant localement modélisé par une impédance de surface. Un des critères d'estimation d'erreur numérique est proposé en considérant simplement une impédance purement imaginaire qui est connu pour produire des solutions à valeur réelle. Sur la base de cette estimation d'erreur, il a été démontré que le PUFEM peut parvenir à des solutions précises tout en conservant un coût de calcul très faible, et seulement environ 2 degrés de liberté par longueur d'onde ont été jugées suffisantes. Nous avons également étendu la PUFEM pour résoudre les problèmes de transmission des ondes entre l'air et un matériau poreux modélisé comme un fluide homogène équivalent
In this work, we have introduced the underlying concept of PUFEM and the basic formulation related to the Helmholtz equation in a bounded domain. The plane wave enrichment process of PUFEM variables was shown and explained in detail. The main idea is to include a priori knowledge about the local behavior of the solution into the finite element space by using a set of wave functions that are solutions to the partial differential equations. In this study, the use of plane waves propagating in various directions was favored as it leads to efficient computing algorithms. In addition, we showed that the number of plane wave directions depends on the size of the PUFEM element and the wave frequency both in 2D and 3D. The selection approaches for these plane waves were also illustrated. For 3D problems, we have investigated two distribution schemes of plane wave directions which are the discretized cube method and the Coulomb force method. It has been shown that the latter allows to get uniformly spaced wave directions and enables us to acquire an arbitrary number of plane waves attached to each node of the PUFEM element, making the method more flexible.In Chapter 3, we investigated the numerical simulation of propagating waves in two dimensions using PUFEM. The main priority of this chapter is to come up with an Exact Integration Scheme (EIS), resulting in a fast integration algorithm for computing system coefficient matrices with high accuracy. The 2D PUFEM element was then employed to solve an acoustic transmission problem involving porous materials. Results have been verified and validated through the comparison with analytical solutions. Comparisons between the Exact Integration Scheme (EIS) and Gaussian quadrature showed the substantial gain offered by the EIS in terms of CPU time.A 3D Exact Integration Scheme was presented in Chapter 4, in order to accelerate and compute accurately (up to machine precision) of highly oscillatory integrals arising from the PUFEM matrix coefficients associated with the 3D Helmholtz equation. Through convergence tests, a criteria for selecting the number of plane waves was proposed. It was shown that this number only grows quadratically with the frequency thus giving rise to a drastic reduction in the total number of degrees of freedoms in comparison to classical FEM. The method has been verified for two numerical examples. In both cases, the method is shown to converge to the exact solution. For the cavity problem with a monopole source located inside, we tested two numerical models to assess their relative performance. In this scenario where the exact solution is singular, the number of wave directions has to be chosen sufficiently high to ensure that results have converged. In the last Chapter, we have investigated the numerical performances of the PUFEM for solving 3D interior sound fields and wave transmission problems in which absorbing materials are present. For the specific case of a locally reacting material modeled by a surface impedance. A numerical error estimation criteria is proposed by simply considering a purely imaginary impedance which is known to produce real-valued solutions. Based on this error estimate, it has been shown that the PUFEM can achieve accurate solutions while maintaining a very low computational cost, and only around 2 degrees of freedom per wavelength were found to be sufficient. We also extended the PUFEM for solving wave transmission problems between the air and a porous material modeled as an equivalent homogeneous fluid. A simple 1D problem was tested (standing wave tube) and the PUFEM solutions were found to be around 1% error which is sufficient for engineering purposes
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Scala, Ilaria. "Caractérisation d’interphase par des méthodes ultrasonores : applicationaux tissus péri-prothétiques." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1107/document.

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Abstract:
Cette thèse se concentre sur la caractérisation ultrasonore de l’interphase os-implant. Cette région est une zone de transition où a lieu le processus d’ostéointégration (i.e. le processus de guérison du tissu entourant l’implant). Donc, cette interphase a un rôle crucial dans l’ancrage à long-terme de l’implant, puisqu’elle dépend de la quantité ainsi que la qualité du tissu osseux environnant. Ensuite, en plus d’être un milieu complexe en remodelage continu, l’os néoformé présente une nature multi échelle et qui évolue dans le temps. Toutes ces motivations rendent la caractérisation de l’interphase os-implant critique et difficile. Dans ce contexte, les méthodes ultrasonores sont largement utilisées aujourd’hui dans le domaine clinique pour leur capacité de donner des informations sur les propriétés biomécaniques du tissu osseux. Compte tenu de ces éléments, dans le but de caractériser les propriétés mécaniques et microstructurales de l’interphase os-implant à travers des méthodes ultrasonores, il est important de développer et valider des modèles mécaniques ainsi que de méthodes de traitement du signal. A cause de la complexité du problème, afin de décrire avec précision le tissu environnant à l’implant, il est d’abord essentiel une modélisation fiable du tissu osseux. Pour cela, on étudie l’interaction entre une onde ultrasonore et le tissu osseux, en considérant aussi les effets dues à la microstructure. Pour ce faire, un modèle continu généralisé a été utilisé. Dans ce contexte, un test de transmission/réflexion réalisé sur un échantillon poroélastique immergé dans un fluide a renforcé la fiabilité du modèle. Les champs de pression réfléchi et transmis sont influencés par les paramètres de la microstructure. De plus, les résultats issus de l’analyse de dispersion sont en accord avec ceux observés dans les expériences pour les échantillons poroélastiques. Après, le problème a été compliqué en considérant une interphase qui se situe entre l’os et l’implant. Ainsi, on peut gérer la complexité ajoutée par la présence du tissu néoformé. Comme on l’a déjà mentionné, une difficulté additionnelle est représentée par le fait que l’interphase est un milieu hétérogène, un mélange de phases solides et fluides dont les propriétés évoluent avec le temps. Donc, afin de modéliser l’interaction des ondes ultrasonores avec une interphase, on a considéré dans le modèle une couche très fine avec des propriétés élastiques et inertielles. En partant de ça, on a étudié les effets des propriétés de réflexion d’une transition entre un milieu homogène et un milieu microstructuré. De même, il a aussi été étudié la caractérisation du milieu via des techniques avances de traitement du signal. En particulier, la réponse dynamique due à l’excitation ultrasonore du système os-implant a été analysée à travers une approche multifractale. Une première analyse basée sur les coefficients des ondelettes a montré une signature multifractale pour les signaux dérivants des simulations et aussi des expériences. Ensuite, une étude de sensibilité a aussi montré que la variation des paramètres tels que la fréquence centrale et la densité de l’os trabéculaire ne contribue pas à un changement dans la réponse. L’originalité réside dans le fait qu’il s’agit d’un des premiers efforts d’exploiter l’approche multifractale dans la propagation ultrasonore dans un milieu hétérogène
This thesis focus on the ultrasonic characterization of bone-implant interphase. This region is a transition zone where the osteointegration process (i.e. the healing process of the tissues surrounding the implant) takes place. Thus, this interphase is of crucial importance in the long-term anchorage of the implant, since it depends on the quantity and quality of the surrounding bone tissue. However, other than being a complex medium in constant remodeling, the newly formed bone presents a multiscale and time evolving nature. All these reasons make the characterization of the bone-implant interphase critical and difficult. In this context, ultrasound methods are nowadays widely used in the clinic field because of their ability to give information about the biomechanical properties of bone tissue. On this basis, with the aim of characterizing the mechanical and microstructural properties of the bone-implant interphase by ultrasound methods, it is important to develop and validate mechanical models and signal processing methods. Due to the complexity of the problem, in order to precisely describe the bone tissue surrounding the implant, first an accurate modelling of bone tissue is essential. Thus, the interaction between an ultrasonic wave and bone tissue has been investigated by also taking into account the effects dues to the microstructure. To do this, a generalized continuum modelling has been used. In this context, a transmission/reflection test performed on a poroelastic sample dipped in a fluid enhanced the reliability of the model. The reflected and transmitted pressure fields result to be affected by the microstructure parameters and the results coming from the dispersion analysis are in agreement with those observed in experiments for poroelastic specimens. Then, the problem has been complicated by considering the interphase taking place between the bone and the implant. In this way, we could handle the complexity added by the presence of the newly formed tissue. As already said, the fact that this interphase is a heterogeneous medium, a mixture of both solid and fluid phases whose properties evolve with time is an additional difficulty. Thus, in order to model the interaction of ultrasonic waves with this interphase, a thin layer with elastic and inertial properties has been considered in the model. The effects on the reflection properties of a transition between a homogeneous and a microstructured continuum have been investigated.Therefore, the characterization of the medium also via advanced signal processing techniques is investigated. In particular, the dynamic response due to the ultrasonic excitation of the bone-implant system is analyzed through the multifractal approach. A first analysis based on the wavelet coefficients pointed out a multifractal signature for the signals from both simulations and experiences. Then, a sensitivity study has also shown that the variation of parameters such as central frequency and trabecular bone density does not lead to a change in the response. The originality lies in the fact that it is one of the early efforts to exploit the multifractal approach in the ultrasonic propagation inside a heterogeneous medium
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Zhou, Changwei. "Approche couplée propagative et modale pour l'analyse multi-échelle des structures périodiques." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2014. http://www.theses.fr/2014ECDL0040/document.

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Abstract:
La dynamique d’une structure peut être vue aussi bien en termes de modes (ondes stationnaires) qu’en termes d’ondes élastiques libres. Les approches modales sont largement utilisées en mécanique et de nombreuses techniques de réduction de modèles (Model Order Reduction - MOR) ont été développées dans ce cadre. Quant à la dynamique des structures périodiques, les approches propagatives sont majoritairement utilisées, où la périodicité est exploitée en utilisant la théorie de Bloch. Pour les structures périodiques complexes, plusieurs techniques MOR sur la base d’onde ont été proposées dans la littérature. Dans ce travail, une approche couplée propagative et modale a été développée pour étudier la propagation des ondes dans les structures périodiques. Cette approche commence par la description modale d’une cellule unitaire (échelle mésoscopique) en utilisant la synthèse modale (Component Mode Synthesis - CMS). Par la suite, la méthode propagative - Wave Finite Element Method (WFEM) est appliquée sur la structure (échelle macroscopique). Cette méthode est nommée “CWFEM” pour CondensedWave Finite Element Method. Elle combine les avantages de la CMS et WFEM. La CMS permet d’analyser le comportement local d’en extraire une base réduite. La WFEM exploite la périodicité de la structure d’en extraire les paramètres de propagation. Ainsi, l’analyse de la propagation des ondes dans la structure à l’échelle macroscopique peut être réalisée en prenant en compte l’échelle mésoscopique. L’efficacité de la CWFEM est illustrée par de nombreuse applications aux structures périodiques monodimensionnelle (1D) et bidimensionnelle (2D). Le critère de réduction optimale assurant la convergence est discuté. Les caractéristiques de propagation dans les structures périodiques sont identifiées: bande passante, bande interdite, la directivité marquée (wave beaming effects), courbe de dispersion, band structure, surface des lenteurs... Ces propriétés peuvent répondre au besoin de conception des barrières vibroacoustiques, pièges à ondes. La CWFEM est ensuite appliquée pour étudier la propagation des ondes dans des plaques perforées et plaques raidies. Une méthode d’homogénéisation pour déterminer le modèle équivalent de la plaque perforée est proposée. Les comportements à haute fréquence tels que la directivité marquée sont également prédits par CWFEM. Trois modèles de plaques avec perforations différentes sont étudiées dans ce travail. Une validation expérimentale est effectuée sur deux plaques. Pour la plaque raidie, l’influence des modes internes sur la propagation globale est discutée. La densité modale est estimée, en moyenne et haute fréquences, pour une plaque raidie finie, où une bonne corrélation est obtenue en comparant les résultats à l’issue des analyses modales
Structural dynamics can be described in terms of structural modes as well as elastic wave motions. The mode-based methods are widely applied in mechanical engineering and numerous model order reduction (MOR) techniques have been developed. When it comes to the study of periodic structures, wave description is mostly adopted where periodicity is fully exploited based on the Bloch theory. For complex periodic structures, several MOR techniques conducted on wave basis have been proposed in the literature. In this work, a wave and modal coupled approach is developed to study the wave propagation in periodic structures. The approach begins with the modal description of a unit cell (mesoscopic scale) using Component Mode Synthesis (CMS). Subsequently, the wave-based method -Wave Finite Element Method (WFEM) is applied to the structure (macroscopic scale). The method is referred as “CWFEM” for Condensed Wave Finite Element Method. It combines the advantages of CMS and WFEM. CMS enables to analyse the local behaviour of the unit cell using a reduced modal basis. On the other hand, WFEM exploits fully the periodic propriety of the structure and extracts directly the propagation parameters. Thus the analysis of the wave propagation in the macroscopic scale waveguides can be carried out considering the mesoscopic scale behaviour. The effectiveness of CWFEM is illustrated via several one-dimensional (1D) periodic structures and two-dimensional (2D) periodic structures. The criterion of the optimal reduction to ensure the convergence is discussed. Typical wave propagation characteristics in periodic structures are identified, such as pass bands, stop bands, wave beaming effects, dispersion relation, band structure and slowness surfaces...Their proprieties can be applied as vibroacoustics barriers, wave filters. CWFEM is subsequently applied to study wave propagation characteristics in perforated plates and stiffened plate. A homogenization method to find the equivalent model of perforated plate is proposed. The high frequency behaviours such as wave beaming effect are also predicted by CWFEM. Three plate models with different perforations are studied. Experimental validation is conducted on two plates. For the stiffened plate, the influence of internal modes on propagation is discussed. The modal density in the mid- and high- frequency range is estimated for a finite stiffened plate, where good correlation is obtained compared to the mode count from modal analysis
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Books on the topic "Méthode Wave Finite Element"

1

Shorr, B. F. The Wave Finite Element Method. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2004. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-540-44579-1.

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2

Shorr, F. B. The wave finite element method. Berlin: Springer, 2004.

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3

Shorr, B. F. The Wave Finite Element Method. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2004.

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4

M, Křížek, Neittaanmäki P, and Stenberg R. 1953-, eds. Finite element methods: Fifty years of the Courant element. New York: M. Dekker, 1994.

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5

Huebner, Kenneth H. The finite element method for engineers. 3rd ed. New York: Wiley, 1995.

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6

Karel, Segeth, and Dolez̆el Ivo, eds. Higher-order finite element methods. Boca Raton, Fla: Chapman & Hall/CRC, 2004.

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7

Finite element methods for engineers. 2nd ed. London: Imperial College Press, 2013.

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8

Finite element methods for engineers. London: Imperial College Press, 1996.

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9

The finite element method: Linear static and dynamic finite element analysis. Englewood Cliffs, N.J: Prentice-Hall, 1987.

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10

The finite element method: Linear static and dynamic finite element analysis. Mineola, NY: Dover Publications, 2000.

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Book chapters on the topic "Méthode Wave Finite Element"

1

Rahman, B. M. A., P. A. Buah, and K. T. V. Grattan. "Finite Element Solution of Nonlinear Optical Waveguides." In Guided-Wave Optoelectronics, 455–61. Boston, MA: Springer US, 1995. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4899-1039-4_54.

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2

Duczek, S., C. Willberg, and U. Gabbert. "Higher Order Finite Element Methods." In Lamb-Wave Based Structural Health Monitoring in Polymer Composites, 117–59. Cham: Springer International Publishing, 2017. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-49715-0_6.

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3

Gopalakrishnan, Srinivasan. "Introduction to Spectral Finite Element Formulation." In Elastic Wave Propagation in Structures and Materials, 357–94. Boca Raton: CRC Press, 2022. http://dx.doi.org/10.1201/9781003120568-12.

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4

Shorr, B. F. "Foundation of the Wave Finite Element Method." In Foundations of Engineering Mechanics, 11–42. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2004. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-540-44579-1_2.

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5

Sansalone, Mary, Nicholas J. Carino, and Nelson N. Hsu. "Finite Element Studies of Transient Wave Propagation." In Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, 125–33. Boston, MA: Springer US, 1987. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4613-1893-4_14.

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6

Lee, Jin-Fa. "Finite Element Methods for Microwave Engineering." In Novel Technologies for Microwave and Millimeter — Wave Applications, 285–301. Boston, MA: Springer US, 2004. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4757-4156-8_13.

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7

Christiansen, Snorre H. "Foundations of Finite Element Methods for Wave Equations of Maxwell Type." In Applied Wave Mathematics, 335–93. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2009. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-00585-5_17.

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8

Davidovitz, Marat, and Zhiqiang Wu. "Semi-Discrete Finite Element Method Analysis of Microstrip Structures." In Directions in Electromagnetic Wave Modeling, 355–61. Boston, MA: Springer US, 1991. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4899-3677-6_34.

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Bouchoucha, Faker, Mohamed Najib Ichchou, and Mohamed Haddar. "Defect Detection through Stochastic Wave Finite Element Method." In Lecture Notes in Mechanical Engineering, 111–18. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2013. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-37143-1_14.

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10

Duczek, S., and U. Gabbert. "Fundamental Principles of the Finite Element Method." In Lamb-Wave Based Structural Health Monitoring in Polymer Composites, 63–90. Cham: Springer International Publishing, 2017. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-49715-0_4.

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Conference papers on the topic "Méthode Wave Finite Element"

1

Shiwei Zhou, Jean-Luc Robert, John Fraser, Yan Shi, Hua Xie, and Vijay Shamdasani. "Finite element modeling for shear wave elastography." In 2011 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS). IEEE, 2011. http://dx.doi.org/10.1109/ultsym.2011.0596.

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2

Hernandez-Figueroa, H. E. "An Efficient Finite Element Scheme for Highly Nonlinear Waveguides." In Nonlinear Guided-Wave Phenomena. Washington, D.C.: Optica Publishing Group, 1991. http://dx.doi.org/10.1364/nlgwp.1991.me1.

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Abstract:
Since the late 70's the Beam Propagation Method (BPM) or Split-Step Fourier Method (SS/FM), has been widely used for solving the nonlinear partial differential equations which describe the propagation of spatial pulses through waveguide structures. By applying the Split-Step technique, the paraxial wave equation can be split in two propagating equations, one involving only linear terms and another including nonlinear ones. These two equations describe diffraction and nonlinear refraction respectively. In the SS/FM, diffraction is integrated by using the Fourier transform. However, the performance of this method is known to be seriously affected when abrupt variations of the refractive index are taken into account [1], and the problem tends to become even worse in the high nonlinear regime [2].
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3

Eatock Taylor, R., G. X. Wu, W. Bai, and Z. Z. Hu. "Numerical Wave Tanks Based on Finite Element and Boundary Element Modelling." In ASME 2005 24th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. ASMEDC, 2005. http://dx.doi.org/10.1115/omae2005-67505.

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Abstract:
This work forms part of an investigation into the non-linear interaction between steep transient waves and flared structures, using a coupled finite element and boundary element model. The use of a coupled approach is based on consideration of the relative strengths and weaknesses of the finite element (FE) and boundary element (BE) methods when implemented separately (e.g. efficiency of computation versus complexity of adaptive mesh generation). An FE model can be used to advantage away from the body, where the domain is regular, and a BE discretisation near the body where the moving mesh is complex. The paper describes aspects of the FE and BE models which have been developed for this analysis, each based on the use of quadratic isoparametric elements implemented in a mixed Eulerian-Lagrangian formulation. Initially the two approaches have been developed side by side, in order to ensure the use of robust components in the coupled formulation. Results from these methods are obtained for a series of test cases, including the interaction of an impulse wave with a circular cylinder in a circular tank, and non-linear diffraction by a cylinder in a long tank.
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4

Skovgaard, Ove, Lars Behrendt, and Ivar G. Jonsson. "A Finite Element Model for Wind Wave Diffraction." In 19th International Conference on Coastal Engineering. New York, NY: American Society of Civil Engineers, 1985. http://dx.doi.org/10.1061/9780872624382.075.

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5

Chung, Eric, Yalchin Efendiev, and Richard Gibson. "Multiscale finite element modeling of acoustic wave propagation." In SEG Technical Program Expanded Abstracts 2011. Society of Exploration Geophysicists, 2011. http://dx.doi.org/10.1190/1.3627796.

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6

Galan, J. M. "Lamb wave scattering by defects: A hybrid boundary element-finite element formulation." In QUANTITATIVE NONDESTRUCTIVE EVALUATION. AIP, 2002. http://dx.doi.org/10.1063/1.1472801.

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7

Murayama, Toshio, and Shinobu Yoshimura. "Superimposed preconditioner for full-wave electromagnetic finite element problems." In 2010 14th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation (CEFC 2010). IEEE, 2010. http://dx.doi.org/10.1109/cefc.2010.5481450.

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8

Fromme, Paul. "Finite element modeling and validation of guided wave scattering." In Health Monitoring of Structural and Biological Systems XIII, edited by Paul Fromme and Zhongqing Su. SPIE, 2019. http://dx.doi.org/10.1117/12.2513673.

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9

Chung, Eric, Wing Tat Leung, Yalchin Efendiev, and Richard L. Gibson Jr. "Generalized multiscale finite element modeling of acoustic wave propagation." In SEG Technical Program Expanded Abstracts 2013. Society of Exploration Geophysicists, 2013. http://dx.doi.org/10.1190/segam2013-1151.1.

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10

Ni, Guangjian, and Stephen Elliott. "Wave finite element analysis of an active cochlear model." In ICA 2013 Montreal. ASA, 2013. http://dx.doi.org/10.1121/1.4798803.

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Reports on the topic "Méthode Wave Finite Element"

1

Koning, Joseph M. An Object Oriented, Finite Element Framework for Linear Wave Equations. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), March 2004. http://dx.doi.org/10.2172/15014610.

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2

Tzuang, Ching-Kuang C., Dean P. Neikirk, and Tatsuo Itoh. Finite Element Analysis of Slow-Wave Schottky Contact Printed Lines. Fort Belvoir, VA: Defense Technical Information Center, February 1987. http://dx.doi.org/10.21236/ada179259.

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3

Puckett, Anthony D. Fidelity of a Finite Element Model for Longitudinal Wave Propagation in Thick Cylindrical Wave Guides. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), September 2000. http://dx.doi.org/10.2172/775834.

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4

Gao, Kai. Generalized and High-Order Multiscale Finite-Element Methods for Seismic Wave Propagation. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), November 2018. http://dx.doi.org/10.2172/1481964.

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5

Glowinski, R., W. Kinton, and M. F. Wheeler. A Mixed Finite Element Formulation for the Boundary Controllability of the Wave Equation. Fort Belvoir, VA: Defense Technical Information Center, October 1990. http://dx.doi.org/10.21236/ada226066.

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6

Hou, Thomas Y. A Multiscale Finite Element Method for Computing Wave Propagation and Scattering in Heterogeneous Media. Fort Belvoir, VA: Defense Technical Information Center, March 1999. http://dx.doi.org/10.21236/ada360925.

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7

Zhu, Minjie, and Michael Scott. Two-Dimensional Debris-Fluid-Structure Interaction with the Particle Finite Element Method. Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, CA, April 2024. http://dx.doi.org/10.55461/gsfh8371.

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Abstract:
In addition to tsunami wave loading, tsunami-driven debris can cause significant damage to coastal infrastructure and critical bridge lifelines. Using numerical simulations to predict loads imparted by debris on structures is necessary to supplement the limited number of physical experiments of in-water debris loading. To supplement SPH-FEM (Smoothed Particle Hydrodynamics-Finite Element Method) simulations described in a companion PEER report, fluid-structure-debris simulations using the Particle Finite Element Method (PFEM) show the debris modeling capabilities in OpenSees. A new contact element simulates solid to solid interaction with the PFEM. Two-dimensional simulations are compared to physical experiments conducted in the Oregon State University Large Wave Flume by other researchers and the formulations are extended to three-dimensional analysis. Computational times are reported to compare the PFEM simulations with other numerical methods of modeling fluid-structure interaction (FSI) with debris. The FSI and debris simulation capabilities complement the widely used structural and geotechnical earthquake simulation capabilities of OpenSees and establish the foundation for multi-hazard earthquake and tsunami simulation to include debris.
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8

Ihlenburg, Frank, and Ivo Babuska. Finite Element Solution to the Helmholtz Equation with High Wave Number. Part 1. The h-Version of the FEM. Fort Belvoir, VA: Defense Technical Information Center, November 1993. http://dx.doi.org/10.21236/ada277396.

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9

Ihlenburg, Frank, and Ivo M. Babuska. Finite Element Solution to the Helmholtz Equation with High Wave Number. Part 2. The h-p Version of the FEM. Fort Belvoir, VA: Defense Technical Information Center, June 1994. http://dx.doi.org/10.21236/ada290289.

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Arnold, Joshua. DTPH56-16-T-00004 EMAT Guided Wave Technology for Inline Inspections of Unpiggable Natural Gas Pipelines. Chantilly, Virginia: Pipeline Research Council International, Inc. (PRCI), September 2018. http://dx.doi.org/10.55274/r0012048.

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Abstract:
This project developed compact, lightweight, prototype Electro-Magnetic Acoustic Transducers (EMATs) and studied guided waves for defect detection, classification, and characterization in cast iron and steel pipes. Through lab testing, design, and Finite Element Analysis (FEA), guided wave propagation and defect interactions were evaluated, and the results were employed to optimize the prototype EMATs through successive design and testing iterations. The goal of developing EMATs for robotic inspection of unpiggable pipe was successfully achieved and demonstrated not only through prototype fabrication and testing but also through conceptual design modifications to ULC's CIRRIS XITM robot that incorporated EMATs onto the robot.
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