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Dissertations / Theses on the topic 'Simulation par éléments finis'
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Ribault, Catherine Le. "Simulation des écoulements turbulents compressibles par une méthode mixte éléments finis-volumes finis." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1991. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1410_cleribault.pdf.
Full textAbstract:
Avec le développement de l'industrie aéronautique, le calcul des écoulements turbulents compressibles prend une importance grandissante. Le but de ce travail est de développer un logiciel permettant de simuler les écoulements turbulents compressibles dans des géométries complexes. Un modèle k-epsilon classique est utilise pour décrire les écoulements turbulents. Au voisinage de la paroi solide, des lois de paroi sont utilisées pour imposer les conditions aux limites à une petite distance de la frontière physique. Le modèle k-epsilon a été introduit dans une méthode mixte éléments finis/volumes finis développée pour calculer les écoulements compressibles. Pour pouvoir simuler des écoulements dans des géométries complexes, on utilise des maillages non structures. Les termes convectifs sont traites par une formulation de types volumes finis tandis que les termes visqueux et les termes sources sont discrétises par une formulation éléments finis de galerkin. L'utilisation de schémas décentres pour le calcul des termes convectifs permet d'éviter l'apparition d'instabilités dans les chocs. Les lois de paroi sont imposes a travers la formulation variation elle. Cette méthode a d'abord été validée pour des écoulements à faible nombre de mach. Des comparaisons avec l'expérience et avec des résultats provenant d'autres simulations ont été effectuées. Ensuite, la méthode a été appliquée à des écoulements supersoniques dans différentes configurations (couche de mélange, rampe de compression, choc dans une tuyère).
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Renon, Nicolas. "Simulation numérique par éléments finis des grandes déformations des sols." Phd thesis, Paris, ENMP, 2002. http://www.theses.fr/2002ENMP1025.
Full textAbstract:
Le déminage mécanique consiste à scarifier le sol avec une " charrue ", outil formé d'une lame en V munie de plusieurs dents, poussée par un engin : les dents déstructurent le sol et le font remonter devant la lame qui l'évacue sur le côté avec les mines qu'il contient. L'objectif de nos travaux est de mettre en œuvre la simulation numérique par éléments finis du problème fortement non linéaire issu de la modélisation de la scarification du sol. Le code d'éléments finis implicite Forge3®, dédié à la mise en forme des métaux, a été choisi comme support numérique. Il permet de prendre en compte les grandes déformations, en particulier à l'aide de son remaillage automatique. Nous avons dans un premier temps implanté dans ce code deux modèles élastoplastiques de comportement, l'un incompressible réservé aux sols fins saturés, purement cohésifs, l'autre compressible, fondé sur la notion d'état critique, pour les matériaux purement frottants ou cohésifs et frottants. Ces modèles adoucissants sont intégrés par un schéma de retour radial généralisé, au sein d'une formulation implicite du problème aux limites. Nous montrons que la matrice de raideur est non symétrique dans le cas compressible et que la symétrisation du système ne conduit pas à une approche robuste. Nous avons donc importé et testé un solveur itératif non-symétrique : Bi-CGSTAB. Nous avons validé la programmation de ces modèles sur des essais triaxiaux. Pour les comportements adoucissants, on constate des oscillations dans la relation contrainte/déformation passé le pic de contrainte. Ces difficultés numériques sont traitées par linéarisation et régularisation. Dans un deuxième temps, nous avons mis en œuvre des simulations de scarification pour différents niveaux de complexité : une dent seule, une dent + une tranche de lame, plusieurs dents, en faisant suffisamment avancer l'outil pour atteindre le régime stationnaire ; cela se révèle d'autant plus long que l'outil est large, ce qui nous amène au calcul très intensif. L'influence de paramètres géométriques comme l'inclinaison de la dent ou l'angle d'étrave du système a été mise en évidence, elle est qualitativement conforme aux observations expérimentales. L'étude de l'influence des paramètres des modèles de comportement montre la prépondérance de ceux liés à l'état critique, i. E. Aux propriétés mécaniques après de grandes déformations. Enfin nous avons validé qualitativement le code en termes de modes d'écoulements et de répartition des efforts pour des outils multi-dents. La comparaison quantitative des efforts reste à affiner en revenant sur le comportement choisi et son implémentationMine clearing (or military breaching) consists in ploughing the superficial layer of the soil with a multi-tine blade located in front of a pusher vehicle: the tine destructure the soil and heave it in front of the blade which pushes it aside, with the mines inside. The aim of the present study is to perform the numerical simulation by the 3D finite element method of the highly non-linear problem of soil ploughing modeling. The numerical tool chosen for this purpose is the implicit finite element code Forge3® (devoted to Metal Forming Processes) which, thanks to its automatic re-meshing routine, is able to model large deformation. We have implemented in Forge3® two hypo-elastic-plastic models: an incompressible one for saturated fine soils, purely cohesive, and a compressible one based on the critical state concept for frictional or frictional-cohesive materials. These worksoftening material models are time-integrated by a generalized radial return technique within an implicit formulation. We show that compressibility yields a non-symmetric stiffness matrix, and that the symmetrization of the system is not robust enough, so that the non-symmetric solver Bi-CGSTAB has been implemented after comparative tests. The implemented models were validated on triaxial tests. For softening models, oscillations occurred in the stress/strain curves after the stress peak. These numerical difficulties were overcome using linearisation and regularisation techniques. As a second step, we performed numerical simulations for different kinds of tools : a single tine, a single tine + a slab of a blade, several tines and several tines + a blade. Tool displacements were simulated until a steady state was reached. This takes displacements all the larger as the tool system is wider, leading to intensive computation. Geometric parameters such as tine rake angle or system stem angle clearly influence the complex material flow patterns, in a way similar to experimental observations. Material model parameters shown dominant are those linked with the concept of critical state, i. E. Corresponding to the large deformation range. Finally the global model was validated from a qualitative point of view, in terms of flow pattern and force distribution for multi-tine tools. Quantitative comparison with experiments must still be refined, returning to the constitutive model and its implementation
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Kritsikis, Evaggelos. "Modélisation de la dynamique de l’aimantation par éléments finis." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENY005/document.
Full textAbstract:
On présente ici un ensemble de méthodes numériques performantes pour lasimulation micromagnétique 3D reposant sur l’équation de Landau-Lifchitz-Gilbert, constituantun code nommé feeLLGood. On a choisi l’approche éléments finis pour sa flexibilitégéométrique. La formulation adoptée respecte la contrainte d’orthogonalité entre l’aimantationet sa dérivée temporelle, contrairement à la formulation classique sur-dissipative.On met au point un schéma de point milieu pour l’équation Landau-Lifchitz-Gilbert quiest stable et d’ordre deux en temps. Cela permet de prendre, à précision égale, des pas detemps beaucoup plus grands (typiquement un ordre de grandeur) que les schémas classiques.Un véritable enjeu numérique est le calcul du champ démagnétisant, non local. Oncompare plusieurs techniques de calcul rapide pour retenir celles, inédites dans le domaine,des multipôles rapides (FMM) et des transformées de Fourier hors-réseau (NFFT). Aprèsavoir validé le code sur des cas-tests et établi son efficacité, on présente les applications àla simulation des nanostructures : sélection de chiralité et résonance ferromagnétique d’unplot monovortex de cobalt, hystérésis des chapeaux de Néel dans un plot allongé de fer.Enfin, l’étude d’un oscillateur spintronique prouve l’évolutivité du codeHere is presented a set of efficient numerical methods for 3D micromagneticsimulation based on the Landau-Lifchitz-Gilbert equation, making up a code named feeLLGood.The finite element approach was chosen for its geometrical flexibility. The adoptedformulation meets the orthogonality constraint between the magnetization and its time derivative,unlike the over-dissipative classical formulation. A midoint rule was developed forthe Landau-Lifchitz-Gilbert equation which is stable and second order in time. This allowsfor much bigger time steps (typically an order of magnitude) than classical schemes at thesame precision. Computing the nonlocal demagnetizing interaction is a real numerical challenge.Several fast computation techniques are compared. Those selected are novel to thefield : the Fast Multipole Method (FMM) and Non-uniform Fast Fourier Transforms (NFFT).After the code is validated on test cases and its efficiency established, applications to the simulationof nanostructures are presented : chirality selection and ferromagnetic resonanceof a cobalt monovortex dot, Neel caps hysteresis in an iron dot. Finally, the study of a spintronicoscillator proves the code’s upgradability
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Marquez, Bernard. "Simulation des grandes échelles d'écoulements compressibles par des méthodes éléments finis." Toulouse, INPT, 1999. http://www.theses.fr/1999INPT0184.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'étendre un code industriel, résolvant les équations de Navier-Stokes stationnaires moyennées (RANS), à l'instationnaire puis à la simulation des grandes échelles (LES). Une approximation éléments finis en espace fondée sur la formulation Galerkin/Moindres Carrés est utilisée. L'intégration temporelle est assurée par un schéma explicite Runge Kutta à quatre pas. Les différentes formulaions spatiales et le schéma en temps sont décrits, analysés sur l'équation d'advection monodimensionnelle, puis validés sur des calculs d'amplification temporelle d'instabilités (couche de mélange et couche limite bidimensionnelles). Le modèle de Smagorinsky et une variante sélective sont implémentés. La validation des méthodes numériques et des différents modèles de sous-maille est effectuée sur des simulations de turbulence homogène isotrope et de couches de mélange temporelles tridimensionnelles à différents nombres de Reynolds. L'application finale est l'étude de l'effet d'un jet supersonique sur une couche de mélange plane confinée subsonique supersonique. Les résultats des différentes simulations des grandes échelles sont comparés à une expérience réalisée au CEAT de Poitiers ainsi qu'avec des simulations moyennées k-e.
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Pol, Patrick. "Simulation du comportement élasto-plastique de coques minces par éléments finis." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD501.
Full textAbstract:
La présente étude concerne la simulation par des méthodes éléments finis du comportement des coques minces élastoplastiques isotropes ou orthotropes. Deux points plus particulièrement y sont développés : l'influence de l'anisotropie plastique, et l'étude des instabilités de type flambement. La formulation lagrangienne actualisée à chaque itération FLAI associée à divers algorithmes et stratégies de résolution ainsi qu'à l'élément de coque en facette plane DKT18 sont exposés. Quelques exemples élastiques démontrent les bonnes capacités et qualités du modèle proposé par rapport à des solutions plus complexes élaborées récemment par différents auteurs. Au niveau des lois de comportement élastoplastique, trois formulations pour les matériaux isotropes sont succinctement présentées et comparées. Par contre, le cas des matériaux orthotropes est traité en détail en considérant le critère de Hill complet en écrouissage mixte et un schéma d'intégration implicite. Deux coques orthotropes sont étudiées et les résultats sont comparés à ceux obtenus par différents auteurs utilisant un même critère de Hill simplifié. L'étude des instabilités de type flambement est basée sur le principe du minimum de l'énergie potentielle totale pour les coques élastiques. Elle se scinde en une partie de prédiction et classification des charges et modes critiques par la résolution de systèmes aux valeurs propres que l'on établira et une partie de suivi des comportements post-critiques. Une méthode originale est présentée pour la définition des comportements de type post-bifurcation. Une autre méthode est proposée pour évaluer facilement l'influence de défauts géométriques sur le flambement. Une section importante est consacrée à la présentation et à l'analyse d'exemples élastiques puis élastoplastiques, avec pour certains essais (Irsid, Yoshida), des comparaisons expérimentales/numériques. Les conclusions et perspectives de ce travail font suite à un dernier exemple semi-industriel, «la coupelle conique», qui présente un grand nombre des difficultés abordées séparément dans les exemples précédents.
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Dufresne, Margarita. "Modélisation de la houle par éléments finis." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP0986.
Full textAbstract:
Les modèles bidimensionnels horizontaux de la surface libre dans les cas de la distribution de pression hydrostatique (modèle de Saint-Venant) et non-hydrostatique ont été démontrés. Le développement des équations de Boussinesq et de Serre par la méthode de perturbation et leur analyse détaillée ont été effectués avec précision du domaine de validité de chaque équation. La grande variété de modèles de type Serre-Boussinesq résulte des multiples alternatives qui s'offrent lors du choix de la composante horizontale de la vitesse, ainsi que l'interprétation que l'on donne à cette dernière. La correction de Madsen introduit pour améliorer le caractère dispersif des équations servis comme une base de "fabrication" des différents modèles. Les modèles éléments finis des équations de type Serre-Boussinesq en une et deux dimensions ont été établis, en utilisant pour la discrétisation temporelle des schémas non-diffusifs de type Lax-Wendroff. La validation des modèles monodimensionnels a été effectuée par comparaison avec les solutions analytiques ou bien avec mesures expérimentales pour différents types de conditions aux limites dans le cas du fond plat et du fond quelconque. L'aptitude des modèles bidimensionnels horizontaux éléments finis des équations Serre-Boussinesq à simuler correctement des phénomènes physiques tels que la réfraction, la diffraction et la réflexion a été illustrée par plusieurs tests numériques et la comparaison avec ses analogues expérimentaux. La simulation pour une géométrie bidimensionnelle complexe a été effectuée avec un maillage irrégulier avec raffinement local à l'aide du logiciel I-DEAS. Un modèle de déferlement, basé sur l'intervention d'une diffusion turbulente sous forme d'un terme de dispersion dans l'évaluation de quantité de mouvement a été proposé. Un accord satisfaisant entre les résultats du calcul et les enregistrements expérimentaux a été obtenuThe two-dimensional (horizontal plane) models of free surface wave propagation are deduced from the fundamental equations of fluid mechanics. They are based on the non Iinear non-dispersive wave approach described by Saint-Venant equations (hydrostatic pressure), and on the non-linear dispersive wave approach described by Serre and Boussinesq type equations (non-hydrostatic pressure). The Boussinesq and Serre equations are developed using perturbation method with definition of the domain of validity of various approximations. A considerable number of Serre and Boussinesq type models is due to the choice of the kind of horizontal velocity, for which we give unambiguous interpretation. Higher-order terms introduced by Madsen to improve frequency dispersion serve as a base of "product" of different Boussinesq-type modeis. A one-dimensional and a two-dimensional (in plane) finite elements model of Serre and Boussinesq-type equations with improved frequency dispersion are presented. The time discretisation is based on Lax-Wendrofftype non-diffusive scheme. The one-dimensional numerical models are validated comparing with theoretical solutions and results obtained experimentally for horizontal and uneven bottom with various boundary conditions. The two-dimensional (in plane) Serre-Boussinesq finite elements models, capable to predict the refraction, diffraction and reflection are validated with good agreements between numerical and experimental results. The irregular meshs for complex bathymetry are created using I-DEAS code. A new one-dimensional breaking wave propagation model based on the Boussinesq type equations is developed by introduction of turbulent dissipation. Satisfactory agreements between numerical results and experiences are obtained
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Kritsikis, Evaggelos. "Modélisation de la dynamique de l'aimantation par éléments finis." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00771679.
Full textAbstract:
On présente ici un ensemble de méthodes numériques performantes pour lasimulation micromagnétique 3D reposant sur l'équation de Landau-Lifchitz-Gilbert, constituantun code nommé feeLLGood. On a choisi l'approche éléments finis pour sa flexibilitégéométrique. La formulation adoptée respecte la contrainte d'orthogonalité entre l'aimantationet sa dérivée temporelle, contrairement à la formulation classique sur-dissipative.On met au point un schéma de point milieu pour l'équation Landau-Lifchitz-Gilbert quiest stable et d'ordre deux en temps. Cela permet de prendre, à précision égale, des pas detemps beaucoup plus grands (typiquement un ordre de grandeur) que les schémas classiques.Un véritable enjeu numérique est le calcul du champ démagnétisant, non local. Oncompare plusieurs techniques de calcul rapide pour retenir celles, inédites dans le domaine,des multipôles rapides (FMM) et des transformées de Fourier hors-réseau (NFFT). Aprèsavoir validé le code sur des cas-tests et établi son efficacité, on présente les applications àla simulation des nanostructures : sélection de chiralité et résonance ferromagnétique d'unplot monovortex de cobalt, hystérésis des chapeaux de Néel dans un plot allongé de fer.Enfin, l'étude d'un oscillateur spintronique prouve l'évolutivité du code.
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Mercier, Daniel. "Simulation par la méthode des éléments finis du thermoformage de plaques épaisses." Paris, ENMP, 2006. http://www.theses.fr/2006ENMP1429.
Full textAbstract:
Cette thèse de doctorat a été organisée en collaboration entre l’université de Lehigh et l’école des Mines d’Albi sur le sujet : « Simulation numérique du thermoformage de plaques épaisses ». Les applications de cette recherche couvrent une large gamme de produits du thermoformage. En raison de cette collaboration et des prés requis imposés par chaque institut, le sujet de thèse a été séparé en deux parties indépendantes sur un même sujet global. À l’université de Lehigh University, un programme de calculs d’éléments finis en trois dimensions a été développé pour simuler les déformations mécaniques durant le procédé. Le comportement numérique des matériaux choisi est hyperélastique avec une hypothèse d’incompressibilité. Le maillage de la structure peut inclure des symétries. Le contact est pris en compte avec présence de moule statique ou dynamique. Le travail de recherche s’est focalisé sur la simulation des non linéarités et des instabilités observées pour ce type de matériaux. L’auteur conclue sur les difficultés rencontré pour simuler un comportement en grande déformation et le besoin de complément numériques tel qu’une procédure de remaillage. À l’Ecole des Mines d’Albi, un rhéomètre élongationnel bi-axial a été développé et assemblé pour caractériser les propriétés des matériaux utilisé en thermoformage. Le polymère est préalablement étirée durant une étape d’extrusion en plaque thermoformable et présente un comportement final isotropique transverse. Le rhéomètre utilise la méthode d’inflation d’une pastille de polymère à chaud.
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Pichelin, Élisabeth. "Calcul par éléments finis du remplissage 3D pour des fluides visqueux incompressibles : Application à l'injection." ENSMP, 1998. http://www.theses.fr/1998ENMP0759.
Full textAbstract:
Dans cette contribution, nous avons développé un modèle simple et efficace de suivi de surface en mouvement pour la simulation numérique tridimensionnelle du remplissage, plus particulièrement appliquée au procédé de moulage par injection des thermoplastiques. L'avancée du front de matière est modélisée à l'aide d'une méthode éléments finis. La cavité à remplir est entièrement maillée. A chaque pas de temps, les champs de vitesse et de pression sont calculés dans toute la cavité. La partie non remplie reste vide dans notre approche, le vide étant caractérisé par un champ de vitesse nul. Le domaine occupé par le fluide est défini par sa fonction caractéristique, fonction qui ne doit prendre que deux valeurs : 1 ou 0. L'avancée du fluide est modélisée par une équation de transport définie dans tout le domaine. La fonction caractéristique du domaine fluide est interpolée de façon discontinue (constante par élément). Son évolution au cours du temps est calculée au niveau de chaque élément par une méthode de résolution originale dite de Taylor-Galerkin discontinue explicite. La gestion du contact fluide/moule mais aussi fluide/fluide est simplifiée par cette approche. Ce modèle fournit un outil numérique capable de traiter des moules aux géométries complexes. Au cours de la phase de remplissage, les phénomènes thermiques jouent un rôle important. Le problème des échanges thermiques s'exprime à l'aide d'une équation de convection-diffusion. Ce type d'équation est résolu en associant au schéma explicite de Taylor-Galerkin discontinu une formulation mixte à deux champs. Cette dernière méthode, utilisée pour résoudre l'équation de la chaleur instationnaire en 3D, nous a permis de résoudre non seulement des problèmes ou la diffusion est dominante mais aussi des problèmes ou la convection est dominante. La stratégie du remplissage couplée à la formulation thermomécanique permet d'envisager des simulations pour des cas industriels de la phase de remplissage du procédé d'injection des polymères.
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Wervaecke, Christelle. "Simulation d' écoulements turbulents compressibles par une méthode d' éléments finis stabilisée." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14121/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif la simulation numérique d'écoulements turbulents à l'aide d'un schéma d'éléments finis stabilisés. La méthode SUPG (Streamline Upwind Petrov Galerkin) est mise en place pour résoudre les équations de Navier-Stokes compressibles couplées au modèle turbulent de Spalart-AllmarasAbstract
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Laribi, Imen. "Approximation par éléments finis, analyse a posteriori et simulation de coques anisotropes." Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES020.
Full textAbstract:
Le but du présent travail est de proposer des estimateurs d'erreur a posteriori dans le cadre d'une approximation par éléments finis. Ces estimateurs sont utilisés en particulier pour décrire une stratégie d'adaptation de maillage pour le problème de Naghdi pour une coque anisotrope et peu régulière. Dans une première étape, nous proposons un résultat d'existence et d'unicité de la solution. Nous introduisons une formulation mixte de ce modèle anisotrope et nous montrons également l'existence et l'unicité de la solution des problèmes mixte continu et discret. Ensuite, nous proposons une estimation d'erreur a posteriori afin de construire des estimateurs explicites d'erreur basés sur les résidus que nous utilisons dans la suite comme critère d'adaptation de maillage. Aussi, nous présentons une nouvelle formulation du problème de Naghdi sans contrainte d'orthogonalté qui permet en particulier d'approcher les inconnues par une méthode d'éléments finis conformes avec moins de degrés de liberté comparativement à la méthode introduite précédemment. Nous formulons les estimateurs d'erreur en terme de quantité d'intéret et en particulier les bornes inférieure et supérieure de l'erreur. Nous présentons quelques applications numériques afin de valider les résultats théoriques obtenusThe aim of this work is to propose the a posteriori error estimator of a finite element discretization. These estimators are particulary used to have a mesh adaptivity for a Naghdi's problem for anisotropic shell model with little regularity. In a first step, we propose an existence and uniqueness result of the anisotropic Naghdi solution. We introduce a mixed formulation on a relaxed functional space with an orthogonality constraint. We prove, also, the existence and uniqueness of the solution for continuous and discrete mixed problems. Then, we propose the a posteriori analysis that leads to the construction of error indicators which satisfy optimal estimates that we use to describe a mesh adaptivity strategy. Finally, we present a constraint-free formulation of the Naghdi's problem without any orthogonality constraint that enables us, in particular, to approximate by conforming finite elements the solution with less degrees of freedom instead of the one introduced previously. We formulate the error estimator in terms of quantities of interest and in particular the upper and lower bounds on the error. Numerical tests are given that validate and illustrate our approach
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Dong, Lin. "Simulation et modélisation du frittage sélectif par laser par la méthode des éléments finis." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2007. https://publication-theses.unistra.fr/restreint/theses_doctorat/2007/DONG_Lin_2007.pdf.
Full textAbstract:
Le frittage sélectif par laser (Selective Laser Sintering, SLS) est un des procédés les plus performants pour le prototypage rapide. Cette méthode de fabrication a été développée par le Dr. Carl Deckard à l’Université du Texas à la fin des années quatre-vingt. Dans ce procédé, des pièces tridimensionnelles sont réalisées par addition successive de couches de matériau àl’état de poudre (polymère, céramique, métal etc. ), où chaque couche est chauffée par un faisceau laser jusqu’au frittage. Dans ce travail, nous avons développé un simulateur numérique pour le procédé de frittage sélectif par laser àpartir du code commercial de calculs par éléments finis Abaqus. Le modèle comporte trois parties : optique, thermique et rhéologique. La partie optique décrit l’interaction entre le faisceau laser et la matière àfritter, la partie thermique décrit la diffusion thermique dans la matière à fritter et le milieu environnant, et la partie rhéologique concerne l’écoulement visqueux et la fusion du matériau causée par la tension surfacique. La validation du simulateur est réalisée pour différents matériaux (polymères amorphes, polymères semi-cristallins et métaux). Dans ces simulations, l’évolution de la température et de la densitédu matériau àfritter durant le procédéa étéétudiée en fonction des paramètres du procédépuis comparée à des résultats expérimentaux. Le simulateur ainsi validé peut être alors utilisé pour optimiser les paramètres du procédédans le but d’améliorer la qualitédes pièces et d’éviter la surchauffe des matériaux.
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Colin, Claire. "Analyse et simulation numérique par méthode combinée Volumes Finis - Éléments Finis de modèles de type Faible Mach." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I022/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous étudions des écoulements caractérisés par un faible nombre de Mach. Dans une première partie, nous développons un schéma numérique permettant la résolution des équations de Navier-Stokes à faible nombre de Mach. L’équation de continuité est résolue par une méthode de volumes finis, tandis que l’équation de conservation de la quantité de mouvement et l’équation d’évolution de la température sont résolues par éléments finis. Le schéma ainsi développé assure la préservation des états constants. Dans une seconde partie, nous faisons l’analyse d’un modèle de type faible Mach spécifique, dans lequel la pression thermodynamique est considérée constante, et la viscosité est une fonction particulière de la température. Nous montrons l’existence, l’unicité et la régularité des solutions, ainsi qu’un résultat de principe du maximum pour la température. Enfin dans une troisième partie, nous développons un schéma numérique permettant de simuler les équations de ce modèle. L’accent est mis sur la discrétisation de l’équation de température, qui est de type volumes finis. Plusieurs schémas sont étudiés et comparés sur des critères de précision et de respect du principe du maximum. L’équation de conservation de la quantité de mouvement est discrétisée par éléments finis, définissant un nouveau schéma combinéIn this thesis, we study some flows characterized by a low Mach number. In a first part, we develop a numerical scheme allowing the resolution of the Navier-Stokes equations in the low Mach number approximation. The continuityequation is solved by a finite volume method, while the momentum and temperature equations are solved by finite elements. The scheme ensures the preservation of constant states. In a second part, we analyze a specific low Mach type model, in which the thermodynamic pressure is considered constant, and the viscosity is a particular function of the temperature. We show the existence, the uniqueness and the regularity of the solutions, as well as a maximum principle result for the temperature. Finally, in a third part, we develop a numerical scheme to simulate the equations of this model. Emphasis is placed on the discretization of the temperature equation, which is of finite volume type. Several schemes are studied and compared on criteria of precision and respect of the maximum principle. The momentum equation is discretized by finite elements, defining a new combined scheme
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Zhang, Bainian. "Modélisation d'écoulements à surface libre avec fronts mobiles par éléments finis." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD500.
Full textAbstract:
La méthode des éléments finis a connu depuis quelques dizaines d'années un essor remarquable à cause de l'accroissement de la capacité des ordinateurs. Tout d'abord confinée à la mécanique des structures, la méthode des éléments finis a été appliquée avec succès à la mécanique des fluides et plus particulièrement à l'hydrodynamique où elle trouve un terrain d'application remarquable à cause de la description du milieu physique aux frontières et à la bathymétrie souvent complexes. Le présent travail s'inscrit dans cette perspective et présente tout d'abord les modèles généraux tridimensionnels de type Navier-Stokes ainsi que la dérivation des modèles bidimensionnels horizontaux associés de type Saint-Venant. Pour ce dernier système d'équations instationnaires, non linéaires, plusieurs méthodes de résolution ont été examinées, mises en œuvre et testées. En association avec ces stratégies de résolution, une série d'éléments triangulaires très simples a été testée pour sélectionner les éléments les plus intéressants pour une mise en œuvre optimale dans le contexte de la méthode des éléments finis. Une série d'exemples stationnaires et instationnaires permet de présenter leurs performances et leur applicabilité dans une utilisation concrète; l'étude de la propagation de la marée dans la Manche fournit, à cet égard, une bonne illustration. Enfin, la modélisation de la propagation des écoulements dans des domaines avec frontière mobile a été dument étudiée. Certains aspects aussi bien physiques que mathématiques du phénomène sont rappelés. Une démarche algorithmique est proposée, et validée sur des cas comportementaux.
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Barrière, Thierry. "Expérimentations, modélisation et simulation numérique du moulage par injection de poudres métalliques." Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2043.
Full textAbstract:
L'étude réalisée concerne le moulage par injection de poudres métalliques. Elle comprend deux parties complémentaires. La première partie a consisté en la mise en place et en la réalisation d'expérimentations en moulage, déliantage et densification. L'influence des paramètres majeurs du procédé a pu être mis en évidence par des mesures de dimensions, masses, propriétés mécaniques et aussi par des observations de microstructures. La deuxième partie concerne la modélisation et la simulation par la méthode des éléments finis du remplissage de moules par des polymères fondus ou polymères fondus chargés en poudres métalliques. Dans ce dernier cas une approche bi-phasique a été proposée. Dans les deux cas, un algorithme explicite à pas fractionnés a été proposé et développé, permettant des simulations sur des cas complexes en 3D. Les résultats numériques ont été confrontés aux résultats expérimentaux et les capacités du logiciel pour détecter les zones de ségrégation ou de retassure ont été mises en évidence.
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Albrecht, David. "Simulation par éléments finis à partir de calculs ab-initio du comportement ferroélectrique." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00545426.
Full textAbstract:
Les propriétés des matériaux ferroélectriques proviennent principalement de l'influencedes conditions aux limites et des déformations sur la polarisation. Cette influence est encoreplus grande à de petites échelles ou des structures particulières de la polarisation apparaissent,comme les vortex dans les cubes quantiques ou des structures en rayures dans lescouches minces. Pour le calcul, à très basses échelles, de telles structures de polarisation, lesHamiltonien effectifs, basés sur les calculs ab-initio sont les plus utilisés. Parallèlement Lesmodèles continus sont préconisés à plus grandes échelles. Néanmoins, il n'existe pas de lienentre ces deux modèles. Le but de cette thèse est alors de construire une approche permettantde relier ces deux modèles et par cela même ces différentes échelles.Notre modèle se base sur un Hamiltonien effectif écrit pour le titanate de baryum enfonction de la polarisation et des déformations. Cet Hamiltonien est reformulé de façon àdécrire un milieu continu. Les difficultés de cette reformulation proviennent des interactionsnon locales. Le résultat est alors un système d'équations aux dérivées partielles, décrivantl'équilibre et les conditions aux limites. La température est ensuite introduite de façon effectivedans les coefficients de ces équations. Notre modèle ressemble fortement aux modèlesde Landau.Une telle approche est appliquée dans les cubes quantiques et les couches minces óu l'organisationdes domaines dépend de la taille. Les résultats montrent l'implication de la méthodedes éléments finis sur la précision. La formation de vortex dans les cubes quantiquesest bien reproduite. L'agencement en domaines de polarisation alternée dans les couchesminces est elle aussi bien reproduite pour les couches minces. De plus en augmentant l'épaisseurde ces couches minces, la périodicité de cet agencement alterné est modifié, comportementdécrit par la loi de Kittel qui est ici calculée et comparée aux résultats expérimentaux.
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Dinh, Van Quang. "Vers une simulation par éléments finis en temps réel pour le génie électrique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT093/document.
Full textAbstract:
Les phénomènes physiques dans le domaine de génie électrique sont basés sur les équations de Maxwell qui sont des équations aux dérivés partielles dont les solutions sont des fonctions s’appuyant sur les propriétés des matériaux et vérifiant certaines conditions aux limites du domaine d’étude. La méthode des éléments finis (MEF) est la méthode la plus couramment utilisée pour calculer les solutions de ces équations et en déduire les champs et inductions magnétiques et électriques. De nos jours, le calcul parallèle GPU (Graphic Processor Unit) présente un potentiel important de performance à destination du calcul numérique par rapport au calcul traditionnel par CPU. Le calcul par GPU consiste à utiliser un processeur graphique (Graphic Processor Unit) en complément du CPU pour accélérer les applications en sciences et en ingénierie. Le calcul par GPU permet de paralléliser massivement les tâches et d'offrir ainsi un maximum de performances en accélérant les portions de code les plus lourdes, le reste de l'application restant affectée au CPU. Cette thèse s’inscrit dans le contexte de modélisation dans le domaine de génie électrique utilisant la méthode des éléments finis. L’objectif de la thèse est d’améliorer la performance de la MEF, voire d’en changer les modes d’utilisation en profitant de la grande performance du calcul parallèle sur GPU. En effet, si grâce au GPU, le calcul parvenait à s’effectuer en quasi temps réel, les outils de simulation deviendraient alors des outils de conception intuitifs, qui permettraient par exemple de « sentir » la sensibilité d’un dimensionnement à la modification de paramètres géométriques ou physiques. Un nouveau champ d’utilisation des codes de simulation s’ouvrirait alors. C’est le fil conducteur de ce travail, qui tente, en abordant les différentes phases d’une simulation par la MEF, de les accélérer au maximum, pour rendre l’ensemble quasi instantané. Ainsi dans cette thèse, les phases de maillage, intégration, résolution et exploitation sont abordées successivement. Pour chacune de ces grandes étapes de la simulation d’un dispositif, les méthodes de la littérature sont examinées et de nouvelles approches sont proposées. Les performances atteintes sont analysées et comparées au cout de l’implantation traditionnelle sur CPU ; Les détails d’implantation sont décrits assez finement, car la performance globale des approches sur GPU sont très liés à ces choixThe physical phenomena in the electrical engineering field are based on Maxwell's equations in which solutions are functions verifying the material properties and satisfying certain boundary conditions on the field. The finite element method (FEM) is the most commonly used method to calculate the solutions of these equations and deduce the magnetic and electric fields.Nowadays, the parallel computing on graphics processors offers a very high computing performance over traditional calculation by CPU. The GPU-accelerated computing makes use of a graphics processing unit (GPU) together with a CPU to accelerate many applications in science and engineering. It enables massively parallelized tasks and thus accelerate the performance by offloading the compute-intensive portions of the application to the GPU while the remainder of the application still runs on the CPU.The thesis deals with the modeling in the magnetic field using the finite element method. The aim of the thesis is to improve the performance of the MEF by taking advantage of the high performance parallel computing on the GPU. Thus if the calculation can be performed in near real-time, the simulation tools would become an intuitive design tool which allow for example to "feel" the sensitivity of a design modification of geometric and physical parameters. A new field of use of simulation codes would open. This is the theme of this work, which tries to accelerate the different phases of a simulation to make the whole almost instantaneous. So in this thesis, the meshing, the numerical integration, the assembly, the resolution and the post processing are discussed respectively. For each phase, the methods in the literature are examined and new approaches are proposed. The performances are analyzed and compared. The implementation details are described as the overall performance of GPU approaches are closely linked to these choices
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Sun, Zhengyu. "Simulation numérique par éléments finis de l'hydrodynamique tridimensionnelle à l'intérieur des cuves agitées." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1989. http://www.theses.fr/1989ECDL0007.
Full textAbstract:
On presente une approche numerique du probleme d'agitation mecanique a l'interieur des cuves agitees. La methode des elements finis utilisee permet de calculer des ecoulements laminaires de fluides visqueux incompressibles, newtoniens ou pseudoplastiques, generes par l'agitation mecanique. La discretisation du systeme d'equations instationnaires et non lineaires est deduite d'une methode de differences finies a trois pas fractionnaires en temps, couplee a une methode d'elements finis pour l'approximation spatiale des variables primitives. Le programme permet de prendre en compte differents nombres de reynolds et differents types de geometries et d'agitateurs. Les maillages des diverses geometries representatives des systemes d'agitation sont fournis par un preprocesseur specialement developpe pour cette these. On presente ici des solutions numeriques d'ecoulement isothermes de fluides pseudoplastiques dans des cuves cylindriques a fond plat pour deux types d'agitateurs particuliers, a savoir: le disque rotatif et la vis helicoidale. En ce qui concerne le premier, des comparaisons avec des resultats bidimensionnels axisymetriques issus de la litterature ont ete effectuees. Une premiere confrontation entre des resultats numeriques et experimentaux relatifs a la vis helicoidale a egalement ete commentee
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Aoun, Mhamad. "Elaboration et validation d’un modèle de l’articulation temporo-mandibulaire par éléments finis." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14034/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans un projet à long terme de conception de nouvelle prothèse de l’Articulation Temporo-Mandibulaire (ATM). Afin de faciliter une caractérisation non invasive de l’ATM, elle a conduit à l’élaboration d’un modèle élément finis plan de l’ATM. Le modèle, construit à partir de relevés IRM, intègre le ménisque ainsi que les insertions musculaires et ligamentaires. Il est commandé en déplacements imposés tout d’abord et en efforts imposés ensuite. Les déplacements ont été mesurés par analyse vidéo 3D et les efforts musculaires ont été évalués par EMG au cours de travaux antérieurs réalisés au sein du laboratoire. Le modèle est ici exploité pour simuler un mouvement d’ouverture et un serrage inter-incisives dans trois configurations qui correspondent à des ouvertures de 5 mm, 25 mm et 30 mm. Les résultats de ces simulations, validés par IRM, ont permis de caractériser le rôle du disque articulaire de l’ATM dans la réalisation des déplacements et la transmission des efforts. L’étude souligne la nécessité de rechercher des solutions technologiques de remplacement du disque articulaire lors de la conception d’une nouvelle prothèseThis study presents a part of a long-term project that aims to design a new prosthesis for the Temporomandibular Joint (TMJ). In order to facilitate a non-invasive characterization of the TMJ, a plane finite element model of the joint has been elaborated starting from MRI images. The model integrates the meniscus as well as the principal ligaments and the main muscular insertions. It has been driven firstly with displacements and then with forces. The displacements have been measured using a 3D motion analysis system and the muscles forces have been taken from anterior former EMG studies led in the laboratory. An opening movement and inter-incisors clenching in three configurations which correspond to openings of 5, 25 and 30 mm have been simulated. The results of these simulations, validated by MRI, made it possible to characterize the function of the articular disk during the movement and the transmission of actions. This study underlines the necessity of seeking technological solutions to replace the meniscus when designing a new prosthesis
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Chayé, Isabelle. "Modélisation par éléments finis de frontière de la diffraction électromagnétique des surfaces." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD424.
Full textAbstract:
L'objectif de l'étude est la mise en œuvre d'une méthode numérique de résolution des problèmes de diffraction électromagnétique par les obstacles supposés réduits à des surfaces. La formulation de ce type de problème aux limites consiste à écrire la condition régissant à la surface des obstacles, le comportement du champ électrique exprimé sous sa forme intégrale. L'utilisation d'une méthode variationnelle donne lieu à l'établissement d'une fonctionnelle dont la stationnarité permet de déterminer les inconnues du problème que sont les densités surfaciques de courant sur l'obstacle. La détermination de ces inconnues permet ensuite d'accéder aux champs électromagnétiques dans tout l'espace. La mise en œuvre numérique de la méthode est basée sur la discrétisation de la géométrie avec des éléments finis surfaciques non isoparamétriques, dont les inconnues sont les flux de la densité surfacique de courant à travers les arêtes des éléments. Divers éléments finis sont ainsi développés et comparés entre eux. La méthode est validée par confrontation avec des exemples analytiques pour les conducteurs réels et parfaits. Le calcul de la surface équivalente radar est vérifié pour les conducteurs parfaits grâce a divers exemples trouvés dans la littérature.
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Rhéaume, François Etienne. "Simulation du comportement en torsion d'un démultiplicateur harmonique par la méthode des éléments finis." Mémoire, École de technologie supérieure, 2007. http://espace.etsmtl.ca/220/1/RH%C3%89AUME_Fran%C3%A7ois_Etienne.pdf.
Full textAbstract:
Idéalement, les organes de transmission utilisés dans les mécanismes devraient avoir un
fonctionnement dit transparent et ne devrait donc pas induire des effets indésirables lors des
transferts de puissance qu'ils exécutent. En réalité, tout système de transmission induit des
vibrations, est flexible et absorbe une partie de la puissance de la source. Le principe de
fonctionnement des démultiplicateurs harmoniques, un type de transmission souvent utilisé
en robotique, est basé sur la déformation élastique d'une de ses composantes. La rigidité en
torsion des démultiplicateurs harmoniques n'est pas linéaire en fonction de la charge
appliquée. Ce comportement est difficilement prédictible analytiquement à cause des
déformations complexes subies par ces composantes. De plus, l'influence de la flexibilité de
chacune de ces composantes (le flexible spline, le circular spline et le wave genertor) sur la
flexibilité totale du démultiplicateur harmonique n'est pas mentiormée explicitement dans la
littérature.
Ce travail est constitué de deux approches distinctes utilisant la méthode des éléments finis
pour modéliser les déformations des composantes du DH induites par la torsion. Pour la
première approche, des hypothèses simplificatrices furent émises pour simplifier le modèle.
Les dents du flexible spline et du circular spline ont été considérées rigides en torsion et
seulement leur flexion a été modélisée. Les dents du flexible spline étaient libres de glisser
sur un wave generator elliptique et parfaitement rigide. La flexibilité des autres parties du
flexible spline a aussi été évaluée. Cette approche a permis de reproduire le phénomène de
non-linéarité en torsion du démultiplicateur harmonique. Cependant, la rigidité déterminée de
cette façon était bien plus élevée que celle indiquée par le manufacturier.
L'autre modèle développé considère plus de composantes du réducteur harmonique comme
étant flexibles. La rigidité des billes du wave generator a été évaluée et l'engrènement des
dents est maintenant modélisé en trois dimensions permettant à celles du flexible spline de se
déformer par torsion. En se basant sur les résultats d'une modélisation faite pour le premier
modèle, le circular spline a été considéré rigide pour diminuer le temps de calcul.
Les résultats de ces modèles présentés aux ANNEXES I et II démontrent respectivement la
nécessité de modéliser le phénomène d'engrènement des dents du flexible spline et du
circular spline en trois dimensions pour que les surfaces de contact entre ces composantes ne
soient pas surestimées comme dans l'approche bidimensionnelle. Le modèle présenté à
l'ANNEXE II permet d'évaluer la rigidité du démultiplicateur harmonique avec un écart
d'environ 20% par rapport aux données du manufacturier. Aussi, il a été conclu que la
flexibilité du wave generator induit environ 20% de la flexibilité en torsion du
démultiplicateur harmonique modélisé. Le modèle présenté est aussi intéressant puisqu'il
peut être utilisé pour réaliser des analyses de contraintes sur le flexible spline ainsi que pour
évaluer la vie utile du wave generator. Par contre, le couplage de certains noeuds des
éléments coques et des éléments solides du flexible spline induit des contraintes trop élevées
localement. Cela doit être considéré si l'on analyse cette zone du FS.
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Serre, Benoit. "Simulation numérique 3D de la croissance de grains par la méthode des éléments finis." Saint-Etienne, EMSE, 2008. http://www.theses.fr/2008EMSE0005.
Full textAbstract:
La microstructure des matériaux influence leurs propriétés physiques. L'objectif de la thèse est de concevoir un logiciel capable de simuler l'évolution de la taille et de la forme des grains formant la microstructure. Une approximation par éléments finis du modèle de croissance de grains a été utilisée Un nombre variable de degrés de liberté est appliqué à chaque nœuds pour tenir compte des conditions issues de l''hypothèse de croissance normale des joints de grains tout en réduisant le nombre de degrés de libertés du problème. La prise en compte de la forte évolution géométrique des microstructures est prise en compte grâce à un outil de remaillage dédié. L'unique algorithme développé et utilisé par cet outil est capable de traiter l'ensemble des transformations topologiques possibles avec ou sans condition de périodicité. L'ensemble des outils développés sont mis en œuvre dans le cadre de simulation d'évolution de plusieurs microstructures comportant plusieurs dizaines de grainsPhysical properties of material are influenced by microstructure. The main objective of this thesis is a software creation for simulation of microstructure evolution. A finite element approximation based on grain growth model is used. A variable number of degrees of freedom is applied for each node to take into account normal grain growth hypothesis and to reduce the number of degrees of freedom of problem. A dedicated tools for remeshing is used to follow large evolution of microstructures. A single algorithm is able to treated all topological transformations with or without periodic condition. All these tools are used to simulate microstructure evolution with several decades of grains
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Wen, Youhai. "Approche micromécanique et simulation numérique par éléments finis de la transformation martensitique sous contrainte." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL029N.
Full textAbstract:
Nous avons développé un modèle micromécanique bidimensionnel basé sur la méthode des éléments finis pour simuler la transformation martensitique sous contrainte dans un grain. La transformation avance par la formation successive de plaquettes dans le grain. Elle est gouvernée par un critère thermodynamique qui tient compte des forces motrices chimique et mécanique et de l'énergie résistive (énergie de déformation dans les phases). À l'aide de ce modèle, nous avons étudié l'effet des contraintes internes associées au processus de transformation sur la cinétique de transformation, sur les arrangements structuraux dans le grain et sur la déformation de plasticité de transformation pour différents niveaux de contrainte appliquée. Les résultats de cinétique de transformation montrent que le domaine de température de transformation s'étend lorsque la contrainte appliquée augmente pour un matériau ayant un comportement élastique. Pour un comportement élastoplastique des phases, le même effet est observé pour des niveaux de contrainte appliquée faibles et un effet inverse lorsque la contrainte augmente. Lorsque la transformation se produit sans contrainte appliquée, nous obtenons des arrangements structuraux caractérisés par des plaquettes autoaccommodantes. Sous une contrainte appliquée, un effet d'orientation des plaquettes apparait ; il décroit avec l'avancement de la transformation. Cet effet d'orientation est plus marqué pour un comportement élastoplastique des phases que pour un comportement élastique. L'analyse de la déformation de plasticité de transformation a permis de séparer la contribution de déformation due à l'orientation des plaquettes de celle liée à l'accommodation plastique anisotrope. Finalement, nous montrons que le modèle permet de traduire les principales tendances données par les observations expérimentales pour un alliage à mémoire de forme et pour des alliages ferreux (FeNiC)
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Jaeger, Marc. "Simulation numérique d'écoulements turbulents incompressibles et isothermes de fluides newtoniens par éléments finis tridimensionnels." Compiègne, 1990. http://www.theses.fr/1990COMPD273.
Full textAbstract:
L'objet de cette étude est la recherche d'un outil efficace de prédiction des écoulements turbulents complexes, rencontrés dans les problèmes d'ingéniérie. La technique numérique choisie est la méthode des éléments finis, et seuls les écoulements incompressibles et isothermes de fluides newtoniens sont considérés. Un exposé du problème posé par la simulation numérique des écoulements turbulents ainsi que les méthodes de simulation par modélisation des structures de sous-maille, qui découlent naturellement de cette analyse, sont présentés. L'utilisation de la technique de l'homogénéisation, qui rentre dans cette catégorie, est également décrite. L'autre façon d'aborder le problème est statistique. Et la notion de description statistique de la turbulence étant introduite, une sélection des modèles statistiques en un point est entreprise. Les deux modèles retenus, modèle K- et modèle aux tensions de Reynolds algébrique (A. S. M. ), font l'objet d'une analyse détaillée. L'accent est mis sur la nécéssité, pour les écoulements à géometrie complexe, d'une formulation du modèle K- non limitée aux grands nombres de Reynolds, conduisant à une utilisation plus rigoureuse de la technique des fonctions de paroi, dont une expression généralisée est proposée. Le modèle A. S. M. Quant à lui, est exprimé de façon à mettre en evidence son lien avec le modèle K-, ce qui autorise par ailleurs une formulation tridimensionnelle par éléments finis commune de ces deux modèles, exposée en détail. Une discussion sur les performances de cette formulation du modèle K-, ainsi que sur les difficultés numériques liées à l'utilisation de ce modèle dans le cadre des éléments finis, est enfin conduite à partir d'exemples numériques.
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Fourcaud, Thierry. "Analyse du comportement mécanique d'une plante en croissance par la méthode des éléments finis." Bordeaux 1, 1995. http://www.theses.fr/1995BOR10638.
Full textAbstract:
Le but de cette these est de proposer un outil de simulation du comportement mecanique des arbres en croissance. Ce logiciel permet d'analyser l'evolution de la geometrie et des contraintes internes dans le tronc pour un arbre se developpant dans le champ de pesanteur. Le module de calcul statique des structures en croissance fonctionne en interaction avec le logiciel de modelisation de l'architecture des plantes amappara. Le calcul de telles structures fait appel a la methode des elements finis. L'ecriture d'une formulation variationnelle incrementale actualisee des equations d'equilibre permet d'utiliser une methode de resolution pas a pas prenant en consideration l'apparition d'elements vegetatifs nouveaux ainsi que la formation des cernes a la peripherie des axes. A l'issue de chaque pas de calcul, les coordonnees des nuds de la structure sont reactualisees afin de determiner sa nouvelle geometrie. Les grandeurs incrementales, permettant le calcul des contraintes cumulees dans chacun des cernes, sont stockees. Ces contraintes de croissance (contraintes de support et contraintes de maturation) peuvent etre calculees et visualisees pour chaque cycle de croissance a l'aide d'un post-processeur graphique specialement developpe a cet effet. Nous presentons quelques resultats de simulations realisees sur differents modeles architecturaux communs. Nous mettons en evidence de facon qualitative les effets dynamiques de la croissance (elagage, redressement) sur la repartition inter-cernes des contraintes axiales dans le tronc
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Cherouat, Abel. "Simulation numérique du préformage des tissus de fibres de verre par la méthode des éléments finis." Besançon, 1994. http://www.theses.fr/1994BESA2049.
Full textAbstract:
Le préformage des tissus avant injection de la résine constitue la première étape du procédé (RTM) de fabrication des structures composites renforcés. Un modèle mécanique basé sur le comportement "discret" de chaque mèche et sur l'énergie potentielle totale de la structure tissée est proposé pour la modélisation de la déformation spatiale des tissus très plats de fibres de verre par la méthode des éléments finis. A partir de l'hypothèse de non glissement entre les mèches, une interpolation nodale par sous domaines est utilisée. Des éléments finis discrets triangle P1 à trois noeuds et quadrangle Q4 à quatre noeuds composés de mèches sont construits. L'outil numérique construit à partir de l'étude théorique proposée a pour objectif de définir la faisabilité de l'opération et de donner des éléments qualitatifs sur l'état de déformation de la préforme avant réalisation pratique des outils. Un ensemble de comparaisons de simulations numériques avec des résultats expérimentaux prouve la validité de la formulation utilisée
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Bonelli, Stéphane. "Contribution à la résolution de problèmes élastoplastiques de mécanique des sols et d'écoulements non saturés par la méthode des éléments finis." Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22038.
Full textAbstract:
Cette étude s'est déroulée au sein de l'équipe "Modèles Numériques" de l'institut méditerranéen de technologie. Elle s'inscrit dans la motivation actuelle de la communauté scientifique, dont le CEMAGREF, a pouvoir bien simuler un ouvrage de type barrage en terre. Le choix d'un bon modèle de sol (difficulté majeure) n'est pas discute dans ce travail. L'effort est essentiellement porté sur les outils numériques permettant de dégager plus de temps sur la pré- ou post-étude (le vrai problème d'ingénierie), en réalisant des simulations fortement non linéaires avec un confort appréciable et une précision satisfaisante. L'écriture des lois de bilan d'un milieu poreux déformable polyphasique permet de lister les hypothèses sous-jacentes des modeles usuels, d'introduire les outils de travail heuristiques (principe de Terzaghi, loi de Darcy), et de mettre en évidence les lacunes actuelles de compréhension, de modélisation et d'identification. On tente une approche unifiée des outils classiques utilises en élastoplasticité pour décrire le comportement mécanique des sols satures parfaitement draines. Le modèle CJS (Cambou/Jafari/Sidoroff) pour les sols non cohérents est expose. L'étude formelle des lois élastoplastiques multimécanismes non standard est réalisée: après une rapide analyse de l'existence et de l'unicité en vitesse de variables internes pour une vitesse de déformation donnée, on met le problème sous la forme connue d'une équation différentielle ordinaire ou algébrique. La résolution numérique de problèmes aux limites de type élastoplastique ou écoulement non sature est exposée; elle est mise en oeuvre dans le code aux éléments finis SIC. 2 developpé a l'université de technologie de Compiègne. On propose plusieurs méthodes originales, que l'on compare a d'autres codes de calcul, a des résultats expérimentaux ou a des relevés in situ.
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Bert, Paul-Frédéric. "Modélisation des écoulements instationnaires dans les turbomachines par une méthode éléments finis." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0218.
Full textAbstract:
Les ecoulements en turbomachiens sont intrinsequement instationnaires. Parmi les differentes sources d'instationnarite, il apparait que les effets de l'interaction d'aubage sont dominants. D'une part, ils sont presents a tous les regimes de fonctionnement de la machine et d'autre part, la frequence reduite qui leur est associee est generalement importante. Outre la description des phenomenes physiques non-constants dans le temps, il devient indispensable de fournir a l'ingenieur un outil de simulation detaillee des ecoulements dans l'ensemble de la turbomachine. L'objectif de l'etude est de developper cet outil a partir d'un code de calcul qui resout les equations de navier-stokes en moyenne de reynolds. Une methode de decomposition de domaines a ete etendue a la discretisation elements finis non-conforme. L'analyse du schema numerique en deux dimensions a permis de proposer une technique de couplage pour les problemes tridimensionnels ou, la compatibilite est assuree avec les conditions aux limites de paroi et de periodicite. Les differentes configurations topologiques rencontrees dans les machiens tournantes ont ete testees sur des geometries simples pour valider largement les nouveaux algorithmes. L'etude des phenomenes d'interaction a ete realisee dans un ventilateur tangentiel et une pompe centrifuge. Dans chacun des cas, un modele stationnaire vient completer l'analyse et les comparaisons avec les donnees experimentales. Les resultats corrects obtenus permettent d'envisager des perspectives larges pour l'outil numerique. L'objectif final demeure l'amelioration des performances des machines
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Rabier, Sylvain. "Développement d'un modèle éléments finis pour la simulation d'écoulements à surface libre : application au soudage." Aix-Marseille 1, 2003. http://www.theses.fr/2003AIX11005.
Full textAbstract:
Ce travail est porté sur le développement d'un modèle éléments finis tridimensionnel destiné à l'étude des transferts thermiques dans les pièces à souder et de l'écoulement dans le bain liquide obtenu lors d'une opération de soudage par fusion. Le modèle numérique développé permet de prendre en compte l'évolution de la surface libre du bain de fusion par l'utilisation d'un maillage mobile. Ce maillage mobile est géré numériquement par la méthode Lagrange-Euler Arbitraire (ALE). La validation du modèle a consisté en la réalisation de problèmes tests avec notamment la simulation d'un écoulement à surface libre pour lequel nous disposons d'une solution analytique. Nous nous sommes intéréssés plus spécifiquement à trois des phénomènes physiques générant l'écoulement du métal liquide dans le bain de fusion. Il s'agit de l'effet d'entraînement dû à la vitesse de soudage, de l'effet Marangoni et de l'effet de la pression du procédé de soudage. Les simulations, réalisées en séparant les phénomènes moteurs de l'écoulement, ont permis de quantifier l'influence de l'écoulement du métal liquide sur la distribution de température dans les cas traitésThis work is focused on the development of a three-dimensional finite element model to study the heat transfer in the whole pieces to weld and the fluid flow in the weld pool resulting from the welding process. The numerical model allows us to consider the evolution of the free surface of the molten pool by the use of a moving mesh. The moving mesh is numerically implemented with an ALE Method. Validation of the model is conducted by the way of several tests problems with notably the numerical simulation of a free surface flow with an analytical solution. We have been interested more specifically to three of the main physical phenomena generating fluid flow in the molten pool. These are the driving effect due to the welding speed, the Marangoni effect and the welding process pressure. The numerical simulations, being performed separating the physical phenomena, have permitted to quantify the influence of the weld pool flow on the temperature distribution in the cases treated
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Lambert, Thierry. "Calcul du comportement vibratoire et acoustique des structures minces tridimensionnelles par une méthode d'éléments finis et d'éléments finis de frontière." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD439.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente une formulation variationnelle qui permet l'étude du comportement vibratoire et acoustique (transmission, rayonnement, diffraction. . . ) des structures minces tridimensionnelles soumises à des excitations mécaniques et sonores, ce qui couvre de nombreux champs d'applications industrielles. L'amortissement est pris en compte sous forme de pertes internes pour la structure et d'absorption acoustique pour le fluide, l'absorbant pouvant être mis sur une surface vibrante. Cette formulation variationnelle qui conduit à la discrétisation du fluide par éléments finis de frontière, de la structure et du couplage par éléments finis permet d'avoir un maillage unique et surfacique, ce qui représente un avantage considérable lors de la mise en œuvre numérique. Ensuite, les éléments finis de frontière de fluide et éléments finis de couplage développés sont décrits. Ce sont des éléments triangulaires et quadrangulaires qui permettent ainsi une discrétisation optimale des structures de forme quelconque. Enfin, différentes applications mettent en évidence la validité et la précision de la formulation, l'efficacité et la fiabilité des éléments ainsi que le bon fonctionnement du programme développé. Les résultats obtenus sont comparés à d'autres résultats expérimentaux, numériques ou théoriques.
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Pinho, brasil junior Antonio cesar. "Simulation numérique par éléments finis des écoulements turbulents tridimensionnels avec dispersion : approches eulérienne et lagrangienne." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1992. http://www.theses.fr/1992ECDL0042.
Full textAbstract:
Dans différents procédés industriels on retrouve le problème de base du mélange de deux fluides. Les caractéristiques complexes des écoulements internes dans les dispositifs de mélange utilises justifient fortement l'utilisation de la simulation numérique, qui doit allier des méthodes numériques performantes et des modèles de turbulence adaptes pour une description précise des phénomènes de transfert de masse ou de chaleur pendant le processus de mélange. L’objectif principal de ce travail est ainsi d'étudier des modèles de turbulence applicables aux situations de mélange industriel. On propose, en outre, une implantation numérique sous la forme d'un code de calcul applicable aux géométries complexes tridimensionnelles. En ce qui concerne le calcul hydrodynamique, on propose l'utilisation du modèle de turbulence a deux équations k- dans un contexte d'écoulement tridimensionnel. On évalue aussi quelques modifications de ce modèle pour le cas ou une rotation d'ensemble agit sur le champ turbulent. Concernant la modélisation du transport scalaire, deux types d'approche sont étudiés à savoir: une approche eulérienne classique avec fermeture au premier ordre, et une autre approche de type lagrangien-stochastique dont l'utilisation est un peu moins classique dans ce type de situation. Face aux géométries complexes qu'on retrouve dans les problèmes de mélange industriel, on a choisi une approche numérique s'appuyant sur la méthode des éléments finis. Un ensemble de résolution de problèmes hydrodynamiques et thermiques est présenté pour lesquels un nombre important d'informations d'origine expérimentale est disponible. On s'intéresse notamment a la résolution d'un problème complexe de mélange dans une situation de jet turbulent tridimensionnel pénétrant perpendiculairement dans une couche limite
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Hage, Chehade Imad. "Simulation de l'emboutissage des tôles anisotropes par éléments finis avec prédiction des risques de striction." Lyon, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAL0077.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous proposons quelques aspects nouveaux de la simulation numérique par éléments finis des phénomènes de mise en forme des métaux en feuille et notamment de l'emboutissage. Les aspects développés, concernent tout d'abord des lois de comportement proposées par le CRM (centre de recherches métallurgiques de Liège). Ces lois tiennent compte d'une anisotropie très générale et les lois d’écrouissage associées sont des lois anisotropes. Les résultats obtenus avec ces lois sont comparés à ceux obtenus avec les lois classiques de Hill et à des résultats expérimentaux Une loi mixte qui consiste à allier le modèle CRM au critère d’écoulement de Hill est finalement proposée. Les résultats des simulations comparés aux résultats expérimentaux, obtenus sur des emboutis hémisphériques et des godets cylindriques, sont très satisfaisants. Le deuxième aspect de ce travail est celui de la prédiction de la striction grâce au critère de la courbe de contraintes limites d'emboutissage. Un certain nombre de nuances d'acier classique et à haute limite d’élasticité ont été caractérisées par leurs courbes de contraintes limites, ce qui nous a permis de confirmer le caractère intrinsèque du critère. L'introduction de ce critère dans notre code de calcul nous a permis de prédire l'apparition de la striction lors de l'emboutissage; cette striction calculée est très proche de la striction obtenue expérimentalement[In this work, we propose some new aspects on the numerical simulation by a finite element method of the sheets metal forming phenomena, in particular the deep-drawing. The aspects developed, deals at first the behaviour laws proposed by the CRM (Centre de recherches métallurgiques de Liège). These laws take into account an anisotropy more general than a common one, and the hardening laws associated are anisotropies. Results obtained with the CRM's laws are compared to those obtained with the Hill's classic laws and to experimental results. A non-associated law consisting to alloy the CRM's model to the Hill yield criterium, is finally proposed. The results of simulation compared to the experimental results, obtained with cylindrical and hemispheric cups, are very satisfying. The second aspect Of this work concerns the prediction of the necking owing the limit stresses states diagram criterium which determines the limit of draw ability. Some types of classics steel and high yield strength steel are characterized by their limit stresses states diagrams, which allowed us to confirm the criterium independence the strain path shapes. Once we brought these diagrams in our numerical code we could predict the appearance of necking during the deep-drawing ; this "calculated" necking is in a very good agreement with the actual necking. ]
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Yser, Pierre. "Simulation numérique aéroacoustique d'écoulements par une approche LES d'ordre élevé en éléments finis non structurés." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEC006/document.
Full textAbstract:
Cette thèse vise à améliorer la précision numérique des simulations aéroacoustiques d’écoulements dans un contexte précis, celui du cadre industriel avec un partenariat Dassault Aviation. Pour répondre à cette problématique, la modélisation aux grandes échelles est utilisée afin de la rendre plus efficace et adaptée à la méthode numérique des éléments finis stabilisée par SUPG/GLS. Afin de préciser la méthode numérique, une première partie est consacrée à la formulation théorique et pratique du code AETHER utilisé. La précision des schémas numériques spatial et temporel est aussi présentée. L’idéologie principale issue de la famille des modèles Variational Multi-Scale a été retenue afin de construire le nouveau modèle de sous-maille. En effet, une précédente thèse avait démontré la pertinence de ce type d’approche pour les éléments finis. Même si le cadre est applicatif, cette thèse propose une réflexion générale sur le filtrage numérique en éléments finis ainsi qu’un nouveau procédé pour filtrer le plus efficacement l’écoulement calculé. Cette nouvelle approche de filtrage est particulièrement bien adaptée aux éléments finis et à la montée en ordre spatial. Un modèle hybride de gestion des parois est aussi développé afin de pouvoir utiliser le nouveau modèle de sous-maille dans des configurations complexes comprenant des surfaces solides. Le processus de filtrage est testé sur le cas académique des tourbillons de Taylor-Green et présente un réel gain. Enfin le modèle global est utilisé pour calculer une configuration industrielle de tri-corps hypersustenté nommée LEISA II. Grâce au nouveau modèle proposé et validé par les résultats expérimentaux, il a été possible de fournir des interprétations physiques pointues sur le comportement complexe de l’écoulement du bec et du bruit qu’il génère. Cette dernière partie est une illustration pertinente de l’utilisation des modèles aux grandes échelles pourtant coûteux, et cela même dans un contexte industrielThe goal of this thesis is to improve the numerical accuracy for aeroacoustic flow simulations in a given scope, that is an industrial application for a partnership with the aircraft company Dassault Aviation. These works are then looking for a new large eddy simulation (LES) model which is efficient and well suited for the finite element formulation and the SUPG/GLS stabilisation method. In order to clarify the scientific environment and numerical tools, a first part is devoted to the theoretical and practical framework of the AETHER code. The spatial and temporal performances of its numerical schemes are assessed too. The philosophy of the Variational Multi-scale models has been selected to build an improvement for the new subgrid model. Indeed, a previous thesis had already demonstrated the relevance of this kind of models especially for the finite element method. Despite the industrial framework, a general reflection on the numerical filtering in finite elements is suggested and a new filtering process is developed in order to sort efficiently the scales of the simulated flow. This new filtering method is especially well fitted to finite element simulations and the high spatial order schemes. An hybrid model has been developed too in order to be able to use the new VMS model in complex configurations involving solid bodies. The filtering process is assessed on an academic case called Taylor-Green vortices and shows a real benefit compare to classical approaches. Finally the whole model is used to compute an industrial configuration, a three-element high-lift device called LEISA II. Thank to the validation of the new model with the experimental results, it has been possible to find accurate explanations about the complex flow behaviour of the slat and its noise generation. This last part is a relevant demonstration of the LES models use in the industrial world even if they are still costly in computation ressources
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Guerriau, Olivier. "Modélisation et simulation par éléments finis et volumes finis d'écoulements turbulents avec prise en compte de modèles de proche paroiI." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2000. http://www.theses.fr/2000ECDL0018.
Full textAbstract:
Ce travail contribue au développement d'une méthode de calcul des écoulements turbulents compressibles à faible nombre de Mach avec la prise en compte d'effets de proche paroi. La région de proche paroi est le lieu où les taux de production et les maxima d'intensité de la turbulence sont les plus élevés. La distinction des différents mécanismes de production de la turbulence nécessite alors un surcroît de moyen pour l'analyse. Ceci est particulièrement vrai pour les études numériques, où le fort gradient de la dissipation de l'énergie cinétique turbulente requiert une haute résolution, typiquement de l'ordre de 60 à 100 nœuds à travers la couche limite. La résolution numérique de la sous-couche visqueuse est testée longtemps inaccessible à cause de la limitation des ressources informatiques, au moins pour les écoulements complexes. Afin d'obtenir un compromis raisonnable entre le temps de calcul, et la qualité des résultats nous développons une approche bicouche qui introduit des effets bas Reynolds dans les modèles de turbulence k - ε et ui''uj" - ε. Nous avons de plus analysé l'impact de la viscosité numérique sur la qualité des résultats pour des écoulements à faible nombre de Mach. Nos simulations confirment le comportement pathologique du solveur hyperbolique, résultant de l'approximation erronée du schéma de Roe. Une correction du schéma utilisant le préconditionnement de Turkel permet de supprimer l'excès de viscosité numérique et améliore la précision de la solution. Des résultats de simulations d'écoulements bidimensionnels non réactifs sont présentes. L'étude d'écoulements cisaillés avec ou sans recirculations dans des configurations académique et industrielle donnent lieu à une évaluation précise des modèles développésThe present study contributes to the developpement of a computational method for low Mach number turbulent flows, including wall region effects. The peak production rate of turbulence and the peak turbulent intensity are located in the near-wall region. In order to distinguish the different mechanisms of production, extra ways of analysis are needed. This is especially important for numerical calculations, where the steep gradient of the turbulent dissipation rate requires high numerical resolution, typically 60 to 100 grid points across the boundary layer. The accurate numerical resolution of the viscous sublayer for complex flows has remained out of reach for a long time, because of limitations in computer power. In order to insure performance and reasonable computational time, we develop a two-layer model which introduces wall-effects into the k - ε and ui''uj" - ε models. We also analyse the influence of numerical viscosity on the prediction accuracy for low Mach number flows. Our calculations confirm the poor performance of the hyperbolic solver, because of the low accuracy from Roe-scheme approximations. A correction of this scheme, which uses the preconditioning of Turkel, leads to an improvement of the solution. Calculations of two-dimensional flows without chemistry are presented. The study of confined shear flows with or without recirculating region allows to evaluate the turbulence modelling part
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Bourel, Benjamin. "Calcul multi-domaines et approches multi-échelles pour la simulation numérique de crashs automobiles." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0133/these.pdf.
Full textAbstract:
En dynamique explicite, l’analyse des structures est souvent très coûteuse à cause du grand nombre de pas de temps nécessaire à la stabilité des modèles. Le but est ici de proposer une méthode originale basée sur les techniques de décomposition de domaine, afin de réduire les temps de calcul. Une méthode de gestion du contact unilatéral entre sous-domaines a tout d’abord été introduite (méthode de la peau artificielle). Celle-ci repose sur la superposition d’une interface de contact (par pénalité) et d’une interface de liaison ; elle renvoie ainsi le traitement du contact inter-domaine à un contact interne au domaine. Par ailleurs, une méthode de raffinement a été intégrée à l’approche multi-domaines afin d’enrichir localement et temporairement le maillage au cours du calcul. La méthode étant rendue particulièrement instable par l’utilisation du schéma explicite, l’accent a été mis sur la manière de rééquilibrer la solution avant la reprise des calculs sur la nouvelle discrétisationIn explicit dynamics, structural analysis is often very expensive because of the large number of time steps necessary to the stability of the models. The goal is here to propose an original method, based on the domain decomposition algorithms, in order to reduce the time of calculation. A method of handling unilateral contact between domains was first introduced. This method rests on the superposition of a interface contact (by penalty) and of a link interface; it thus returns the treatment of the inter-domain contact to an internal contact to the domain. In addition, a refinement method was integrated into the multi-domain approach in order to enrich locally and temporarily the mesh during calculation. The method being made particularly unstable by the use of the explicit scheme, the accent was put on the way of rebalancing the solution before the resumption of calculations on the new discretization
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Petrau, Agnès. "Simulation numérique multidimentionnelle d’écoulements estuariens." Pau, 2009. http://www.theses.fr/2009PAUU3032.
Full textAbstract:
On s'intéresse dans cette thèse à la modélisation et à la simulation multidimensionnelle de l'hydrodynamique fluviale, notamment près des estuaires. Le modèle physique de référence est le modèle 3D, mais au vu de son important coût de calcul, il est intéressant de disposer de modèles plus simples en 1D, 2D ou 2. 5D, que l'on peut utiliser dans des zones adéquates du fleuve, en fonction de sa topographie et de sa bathymétrie. Ainsi, à partir du modèle 3D basé sur les équations instationnaires et incompressibles de Navier-Stokes, des modèles plus simples sont dérivés par projection par formulations faibles du problème 3D. On obtient ainsi un modèle en 1D, écrit sur la courbe médiane de la surface libre du fleuve, ainsi que deux modèles en 2D, le 2D-vertical écrit sur la surface longitudinale médiane du fleuve et le 2D-horizontal écrit sur la surface libre. Enfin on définit un modèle en quasi-3D, le modèle 2. 5D, écrit dans la somme des espaces 2D-vertical et 2D-horizontal. Tous ces modèles prennent en compte la géométrie du fleuve et fournissent une vitesse tridimensionnelle ainsi que la pression, qui n'est pas supposée hydrostatique mais qui est une inconnue entière du problème. En outre, on définit et justifie un estimateur de modèles, entre le modèle 3D et chacune de ses approximations en 1D, 2D et 2. 5D. Cet estimateur calcule l'erreur entre le modèle 3D et son approximation, et donne ainsi une indication sur la qualité des résultats obtenus à partir des modèles 1D, 2D ou 2. 5D, dans leurs zones respectives de calcul. Tous ces modèles hydrodynamiques sont implémentés dans des codes d'éléments finis, écrits en C++. Enfin, ils sont couplés numériquement à l'aide de l'estimateur de modèlesIn this work, we are interested by the hydrodynamical multidimensional modeling and simulation of estuarian river flows. The physical model to be employed is a 3D one, but due to the huge computational cost, it cannot be used on the whole length of the river. Therefore, it is interesting to use different lower-dimensional models on adequate regions of the river, according to its topography and its bathymetry. Therefore, new hydrodynamical models are proposed in 1D, 2D and 2. 5D. We start from the 3D problem based on the instationary and incompressible Navier-Stokes equations, which is written in a weak form. Then simpler models are derived by means of a projection method. A 1D model is derived on the median curve of the river, as well as two 2D models called 2D-horizontal and 2D-vertical models, either they are written on the free surface or on the median longitudinal surface of the river. The 2. 5D model is obtained by adding the 2D-vertical and 2D-horizontal discrete spaces. All these models take into account the geometry of the river and provide a 3D velocity and a 3D pressure. The pressure is an unknown of the problem and it is not supposed to be hydrostatic. Moreover, model estimators between the 3D model and any of its lower-dimensional approximations in 1D, 2D or 2. 5D, are defined and justified. These model estimators compute the error between the 3D model and the simpler models, and then also indicate the validity domain of these simpler hydrodynamical models, from a qualitative point of view. All these new hydrodynamical models are implemented in finite element codes written in C++, and coupled numerically with the model estimators
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Pernin, Nicolas. "Contribution à la modelisation et à la simulation numérique des effets d'échelle en mise en forme." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2034.
Full textAbstract:
La modélisation des procédés de mise en forme de pièces métalliques en faibles dimensions nécessite de tenir compte de phénomènes appelés effets d'échelle. Après une revue bibliographique des technologies liées aux procédés de micro-formage de pièces minces et massives, deux principaux effets d'échelle sont mis en évidence : un effet tribologique et un effet rhéologique. Afin de prendre en compte les effets rhéologiques, trois approches sont proposées. Le premier modèle développé est un modèle cœur-peau qui consiste à modéliser le comportement du matériau en distinguant le cœur et la peau du matériau. Ce modèle permet de traduire l'effet de grains moins écrouissable en surface qu'à cœur de la pièce. Le second modèle est un modèle à gradient de plasticité : un terme en laplacien de la déformation plastique équivalente est ajouté dans la relation d'écrouissage qui figure dans le critère de plasticité. Le Laplacien de la déformation plastique équivalente à un certain point d'intégration est déterminé à partir des dérivées d'un polynôme, qui est interpolé en utilisant les valeurs du multiplicateur plastique aux points d'intégration voisins. Le dernier modèle est un modèle d'endommagement non local au sens de Gurson-Tvergaard-Needleman. La fraction volumique de cavité est régularisée par une équation intégrale sur un certain voisinage de chaque point d'intégration de Gauss. Les trois modèles ont été implémentés dans le code de calculs par éléments finis POLYFORM dédié aux grandes déformations. Cette intégration est réalisée dans le cadre d'une approche quasi statique implicite. Un ensemble de tests numériques valide l'intégration numérique des modélisations proposéesThe modelling of metal forming processes in small dimensions requires to take account of phenomena called scale effects. After a bibliographical review of technologies related to microforming processes of thin and volumic parts, two main scale effects are highlighted: a tribological effect and a rheological effect. In order to take account of the rheological effects, three modelling are proposed. The first is a surface layer model which consists in modelling the behavior of material by distinguishing the core (internal part) from the skin (external part). This model translate the hardenable effect of grains on the surface than in core of the part. The second one is a strain gradient plasticity model: a term in Laplacian of the equivalent plastic strain is added in the hardening relation which appears in the plasticity criterion. At each integration point, the Laplacian of the equivalent plastic strain is given from derived from a polynomial, which is interpolated by using the values of the plastic multiplier at the close integration points. The last is a nonlocal damage model which is based on a Gurson-Tvergaard-Needleman approach. The void volume fraction at each integration point is regularized by an integral equation on a certain neighborhood. The three modellings were implemented in the finite element code POLYFORM dedicated to numerical simulation of metal forming processes including larges strains. A quasi static implicit approach is used to solve the problem. A set of numerical tests validates the numerical integration of suggested modellings
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Diallo, Djamal Moussa. "Modélisation mathématique et simulation numérique de l'hydrodynamie : cas des inondations en aval du barrage de Diama." Besançon, 2010. http://www.theses.fr/2010BESA2013.
Full textAbstract:
Le delta du fleuve Sénégal est le théâtre de crues importantes, le plus souvent catastrophiques et la dernière en date a nécessité l'ouverture d'une brèche dans la Langue de Barbarie qui est une fine bande de sable séparant le delta du fleuve de la mer. Depuis, cette brèche ne cesse de s'agrandir sous l'action conjuguée des eaux du fleuve et de la mer. Modéliser ce phénomène d'élargissement nécessite de connaître \`a tout moment les caractéristiques de l'écoulement des eaux dans le delta, y compris en période de crue. Nous avons opté pour la réalisation de deux algorithmes de simulation. C'est ce travail que je présente ici. D'une part, nous considérons l'équation de Navier-Stokes tridimensionnelle et nous faisons l'hypothèse d'une faible épaisseur d'eau, ce qui est acceptable comparé aux dimensions du delta. Cette hypothèse nous permet de faire, en chaque point, une intégration selon la verticale pour obtenir une équation de Saint-Venant bidimensionnelle simplifiée dans un plan xoy sans les hypothèses approximatives (fond plat ou conditions aux limites trop généreuses dans l'un ou l'autre, qui ne reproduisent pas fidèlement le phénomène étudié). Cette équation ne nous permet d'obtenir les champs de vitesses et de pressions que dans un plan horizontal. Pour prendre en compte les apports extérieurs responsables d'une crue, nous introduisons une équation 1D de conservation de la masse d'eau. Le couplage entre l'équation de Saint-Venant 2D et l'équation de conservation 1D conduit \`a une modélisation (2D1/2 et non 3D) du phénomène étudié. D'autre part, la phase d'élargissement de la brèche résulte de la problématique fluide-structure, une intéraction entre un écoulement et une structure fortement déformable. Il s'agit d'un problème multi-physique reposant sur plusieurs équations d'état (Darcy, poroélastique. . . ) et impliquant divers couplages. Sous l'hypothèse que les déformations de la structure dues \`a l'hydrodynamique restent à l'échelle microscopique, nous obtenons des résultats analytiques et numériques de l'évolution de l'interface \`a long termeThis thesis is devoted to mathematical modeling and numerical simulation of floods in the delta of the Senegal river. For this purpose, we propose, to study on the one hand a coupling 2D1/2 and on the other hand a model of fluid structure interaction. Firstly we consider the tridimensional Navier-Stokes equation and we make the assymption a low thickness, which acceptable compared of the delta dimensional. This assymption enable us to obtain to make in each point an integration according to the vertical (the topologie of the bottom of the delta is know) to obtain an equation of Saint-Venant two-dimensional in a xoy plane. This equation allows us to obtain the velocity and pressure fields only in the horizontal plane. To take into account external inputs responsible for flooding, we introduce a 1D equation giving the mass conservation of water. The coupling between these two equations leads to a (2D1/2 and non a 3D) model of the studied phenomenon. . Secondly this phase of enlargement of the gap results from the problematic fluid-structure, in which water interacts with a strongly deformable structure. Under the assymption that the structural deformation due to the hydrodynamics remains on a microscopic scale, we propose a model at the local scale of this fluid-structure interaction by coupling several equations (Saint-Venant, Darcy, poroelastic). We present numerical results of the local evolution of the interface at a long time
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Hamlili, Hassane. "Simulation de problèmes de la mécanique non linéaire du solide par éléments finis sur micro-ordinateur." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL045N.
Full textAbstract:
Actuellement, la simulation numérique connait un essor sans précédent dans les sciences de l'ingénieur et en particulier en mécanique des structures. Ce travail a pour finalité le développement sur micro-ordinateur d'un outil de simulation et d'aide au dimensionnement et à la conception des structures bidimensionnelles en comportement non linéaire (élasto-plasticité, élasto-visco-plasticité et endommagement). La démarche poursuivie au cours de ce travail repose sur les étapes suivantes: 1) étude détaillée des diverses formulations proposées dans la littérature; 2) mise en oeuvre des algorithmes permettant un meilleur compromis entre la précision et la rapidité; 3) validation du code au cours du développement sur des exemples de complexité croissante; 4) comparaison de nos résultats avec ceux d'autres codes. Le cas particulier de contrainte plane a jouit d'une étude détaillée afin d'assurer la compatibilité entre l'algorithme d'intégration de la loi de comportement et l'algorithme d'intégration de l'équation cinématique découlant de la condition 033=0
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Thiam, Ngueye. "Simulation des ondes lumineuses par une combinaison de la méthode de propagation par faisceaux et d'une discrétisation par éléments finis." Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/23711/23711.pdf.
Full text
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Gagnon, Frédérick. "Modélisation par éléments finis du transport électrochimique des espèces ioniques dans une cuve Hall-Héroult." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28758/28758.pdf.
Full text
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Mao, Yu. "Simulation numérique par éléments finis de l'aérodynamique interne des chambres de combustion des moteurs à piston." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1990. http://www.theses.fr/1990ECDL0016.
Full textAbstract:
L'écoulement dans la chambre de combustion d'un moteur à piston a une influence très grande sur les performances du moteur. Il est donc important de pouvoir simuler numériquement de tels écoulements de façon à mieux comprendre les phénomènes complexes dans la chambre. Ce travail a consisté à développer un code de simulation utilisant une méthode d'éléments finis avec un maillage déformable. Apres avoir étudié une méthode générale d'éléments finis auto adaptatives, on a déduit une méthode simplifiée d'éléments finis avec maillage mobile applicable aux équations de Navier-Stokes. On a ensuite introduit et comparé des modèles de turbulence du type k-epsilon adaptes aux écoulements compressibles subsoniques. Le code a ensuite été utilisé pour la simulation de l'écoulement turbulent dans une chambre de combustion d'un moteur diesel pendant la phase d'admission et de compression. Les résultats numériques sont en bon accord avec les mesures expérimentales dans le cas d'un écoulement sans giration. Mais dans le cas d'un écoulement avec giration, les vitesses tangentielles prédites sont sous évaluées, sans doute à cause du modèle de turbulence utilisé. En conclusion, la méthode numérique développée s'est révélée très bien adaptée à la simulation de l'écoulement complexe dans une chambre de combustion.
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Panescu, Florentina Roxana Gabriela. "Modélisation eulérienne d'écoulements diphasiques à phase dispersée et simulation numérique par une méthode volumes-éléments finis." Nice, 2006. http://www.theses.fr/2006NICE4077.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à la construction et à l’étude mathématique et numérique d’un modèle d’écoulement diphasique à une phase incompressible. La première partie présente l’établissement du modèle. Le point de départ en est le modèle à deux fluides bien connu dans la littérature spécialisée que l’on considère ici sous sa forme isotherme et isobare et qui se traduit (en une dimension d’espace) par un système de quatre équations couplées. En utilisant la technique du développement de Chapman-Enskog dans la limite d’un temps de relaxation des vitesses tendant vers 0, on montre que ce système peut se réduire à un système à trois équations de conservation et on obtient une loi de comportement de type Darcy pour le déséquilibre des vitesses. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l’analyse mathématique de ce modèle. On montre qu’il est hyperbolique, et on donne la solution exacte du problème de Riemann. Enfin, dans la dernière partie, on s’intéresse à l’approximation numérique de ce système. On développe des méthodes numériques basées sur des solveurs de Riemann exact et approchés pour l’approximation des termes hyperboliques et sur des méthodes d’éléments finis pour l’approximation des termes de déséquilibre des vitesses. On construit ensuite des méthodes implicites en temps pour ce type de discrétisation et on poursuit par la mise au point de schémas implicites à deux pas. On conclut par quelques applications numériquesThis thesis deals with the construction of the mathematical and numerical study of a dysphasic model of flow to an incompressible phase. The first part presents the establishment of the model. The starting point is the well-known model with two fluids in the specialized literature which one considers here in his isothermal and isobar form and which results (in a dimension of space) in a system of four coupled equations. By using the technique of the development of Chapman-Enskog within the limit of a relaxation time speed tending towards 0, one shows that this system can be reduced to a system with the conservation equations and one obtains a law of behaviour of the Darcy type for the imbalance speeds. The second part of this work is devoted to the mathematical analysis of this model. It is shown that it is hyperbolic, and one gives the exact solution of the Riemann problem. Lastly, last part, one is interested in the numerical approximation of this system. One develops numerical methods based on solveurs of Riemann exact and approached for the approximation of the hyperbolic terms and on finite elements methods for the approximation of the terms of imbalance speeds. One builds them implicit methods in time for this type of discretization and one continues by the development of implicit schemes to two steps. One concludes by some numerical applications
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Martin, Marie. "Modélisations fluides pour les plasmas de fusion : approximation par éléments finis C1 de Bell." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845922.
Full textAbstract:
Les instabilités fluides peuvent dégrader le confinement du plasma au sein des tokamaks. Étant données les échelles spatio-temporelles, on choisit les modèles fluides obtenus à partir de la dérivation des modèles cinétiques. On dérive plusieurs modèles hiérarchiques de la MagnétoHydroDynamique (MHD) et en particulier les modèles de la MHD réduite du Current Hole et de l'équilibre de Grad-Shafranov. Une des difficulté de l'ensemble de ces modèles est de respecter l'équation modélisant l'absence de monopôles magnétiques. Pour assurer cette condition en tout point du domaine, le champ magnétique est réécrit avec un potentiel vecteur. L'utilisation de potentiels fait apparaître des équations faisant intervenir des dérivées d'ordre supérieurs. La stratégie numérique développée est l'utilisation de la méthode des éléments finis avec des éléments C1 de Bell. Sur un maillage non structuré, ces éléments ont l'intérêt de présenter une base réduite définir exclusivement avec des variables aux noeuds du maillage. Les modèles de MHD réduite du Current Hole et de Grad-Shafranov ont été résolus avec ces éléments. La résolution du cas test de Grad-Shafranov avec les conditions de bords exactes a permis d'obtenir l'ordre optimale de 5. La résolution du système du Current Hole avec ces éléments, validée par l'obtention du paramètre η1/3, a permis l'observation de développement d'instabilités en dents de scies.
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Siauve, Nicolas. "Modélisation par éléments finis des phénomènes électromagnétiques en hyperthermie et optimisation des applicateurs." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00144536.
Full textAbstract:
L'hyperthermie est une thérapie utilisée pour le traitement des tumeurs cancéreuses. Elle consiste à élever la température des cellules cancéreuses à des niveaux thérapeutiques compris entre 42 et 45 O C . Cette élévation de température est obtenue en soumettant localement le patient à un champ radiofréquence pour les tumeurs profondes ou micro-ondes pour les tumeurs superficielles.Afin de développer un programme de planification du traitement, un modèle numérique 3D basé sur les éléments finis d'arête a été mis au point. Ce modèle permet de calculer la répartition du taux spécifique d'absorption (SAN dans le patient lors du traitement par hyperthermie. Les résultats obtenus à partir de ce modèle éléments finis ont été comparés à des mesures expérimentales réalisées sur un fantôme présentant des caractéristiques électromagnétiques équivalentes aux tissus musculaires. Cette comparaison effectuée à une fréquence de rayonnement égale à 27,12 MHz a montré une bonne cohérence entre les résultats obtenus numériquement et expérimentalement.
Une procédure d'optimisation par algorithme génétique du SAR dans le patient a été associée au modèle éléments finis. Le programme développé permet d'obtenir une meilleure répartition du SAR au niveau du volume tumoral. Deux dispositifs d'hyperthermie fonctionnant respectivement à 27,12 MHz et 110 MHz ont été modélisés ainsi que la géométrie du patient issue de coupes scanner. La distribution de SAR dans le patient a été optimisée pour ces deux dispositifs.
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CHEMAA, TOUFIK. "Validation d'un code de calcul par éléments finis et conception de ses progiciels d'accompagnement." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10272.
Full textAbstract:
Le principal probleme au niveau de la construction des ouvrages en site urbain est lie au manque de terrains disponibles, a la surface reduite des terrains, a leur cout eleve, et a la proximite d'ouvrages plus anciens a preserver. Le tassement des fondations, ou le deplacement des ouvrages de soutenement revet alors une grande importance, et peut conduire eventuellement a des tassements differentiels nefastes dans les batiments riverains. La mecanique des sols classique donne avec une bonne precision la charge limite des fondations, mais manque de precision pour determiner la deformation du sol depuis le debut de la phase constructive, jusqu'a la fin des travaux. Pour ameliorer notre connaissance des deplacements, nous sommes donc amenes a realiser des calculs numeriques, et plus particulierement a utiliser la methode des elements finis. Le concept e. S. I. (environnement de simulation intelligent) est venu repondre aux exigences de ces methodes de calcul. En effet, il englobe les phases de pre-traitement, calcul, et post-traitement. A chacune de ces phases correspond un outil moteur (progiciel). Ainsi notre etude a essaye de s'aligner sur ce concept et est traduite par la validation et la conception de gaiaef et de ses progiciels d'accompagnement mailcad et graphcad.
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Farges, Nicolas. "Modélisation par la méthode des éléments finis de problèmes de couplage hydrodynamique : application à la consolidation d'une argile." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0046.
Full textAbstract:
Nos travaux traitent des problèmes de couplage hydromécanique lors de la modélisation par éléments finis du comportement mécanique d'une argile saturée. Ils ont par ailleurs conduit à la création d'un code de calcul permettant la résolution numérique de tels problèmes. L'écriture sous forme variationnelle mixte à deux champs (vitesse-pression interstitielle) du problème physique à résoudre a permis de montrer1 dans le cadre de Pélasticité linéaire} l'existence et l'unicité de la solution de ces problèmes, et ceci indépendamment de la vérification de la condition de Babuska-Brezzi. Elle possède de plus la particularité d'éviter l'intégration temporelle de la loi de comportement. La résolution des systèmes algébriques résultant d'une telle écriture s'effectue à l'aide de l'algorithme Gmres, dont nous avons proposé une modification applicable dans une approche élément par élément. Le modèle rhéologique utilisé ici est une loi viscoplastique à surface de charge écrouissable, s'appliquant aux argiles saturées normalement consolidées. Nous avons, au cours de cette étude, développé trois écritures discrètes en temps de cette loi. La première est issue d'un développement de la vitesse de déformation viscoplastique en série de Taylor limitée à l'ordre 1. La deuxième s'inspire du B-schéma. La troisième dérive quant à elle de la méthode du point milieu. Enfin, nous avons présenté trois campagnes de simulations numériques de complexité croissante. La première analyse les performances de chacun des schémas discrets en temps. La suivante illustre le résultat d'existence et d'unicité démontré. La dernière consiste quant à elle en la résolution de problèmes courants de mécanique des solsThe purpose of this thesis deals with the finite element mode/ling of hydromechanical problems, more precisely with the behaviour modelling of saturated clay. This study led us to develop a finite element program solving such mechanical problems. Writing this kind of mechanicai problems under a mixed variational form (velocitywater pressure) allowed us to show in the frame of linear elasticity, the existence and uniqueness of the solution of those problems, without satisfying the Babuska-Brezzi condition. Furthermore, such a writing avoided the time integration of the constitutive equations. There solution of the resulting algebraic system ·used the Gmres algorithm. A modified version of that algorithm usable with an element by element approach is proposed. The constitutive equations considered, are those of a viscoplastic law for normally consolidated clay, based upon Perzyna's and Cambridge theories. Concerning the time discretisation of that law, we developed three time schemes. The first of them results from a first order Taylor development of the viscoplastic component of the strain rate. The second is inspired by the B-scheme, the last one by the middle point method. To conclude, we presented three numerical simulations with increasing complexity. The first characterized each of the time-discrete schemes, the second gave the numerical illustration of the existence and uniqueness result. The last one solved classical problems of so-ifs mechanics
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Nabeta, Silvio Ikuyo. "Étude des régimes transitoires des machines synchrones par la méthode des éléments finis." Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0069.
Full textAbstract:
Le but de ce mémoire est de présenter des procédures d'analyse par la méthode des éléments finis (MEF) couplé aux équations de circuits et en deux dimensions des régimes transitoires des machines synchrones. Il comprend deux procédures : - La première aborde la détermination des paramètres des machines synchrones par la simulation éléments finis en quasi-statique de l'essai de réponse en fréquence à l'arrêt (SSFR-Standstill Frequency Response). - La deuxième consiste à simuler en pas à pas dans le temps les régimes transitoires, comme les courts-circuits symétrique et asymétrique et les faux couplages. Ces simulations ont permis les déterminations des courants dans les enroulements et du couple rotorique. Les résultats quadriques obtenus montrent une bonne conformité avec les résultats analytiques et expérimentaux
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Lewon, Ivan. "Simulation par éléments finis du comportement mécanique d'un échangeur à plaques : conception et validation d'un logiciel métier." Nancy 1, 2000. http://www.theses.fr/2000NAN10134.
Full textAbstract:
Le premier chapitre introduit la technologie des échangeurs à plaques en aluminium brase et leurs éléments constitutifs. Il fait le point sur les besoins en calculs et les outils actuellement utilisés et situe le contexte des travaux : la complexité et l'hétérogénéité des structures constitutives explique la faible diffusion de la simulation par éléments finis dans ce domaine. La seconde partie détaille les fondements théoriques du logiciel, en exposant le juste nécessaire à la compréhension des liens entre les différents concepts physiques et à la mise en application au travers de la réalisation complète d'un programme de calculs par éléments finis. La troisième partie présente une architecture objet intégrée au sein d'un système Windows 32 bits, avec les différentes structures de données et la gestion de l'interface à réaliser pour un dialogue en temps réel avec l'utilisateur. La modélisation des ondes au moyen d'un matériau orthotrope équivalent est obtenue par homogénéisation, après application de sollicitations élémentaires. La mise en place de l'algorithme de renumérotation des inconnues de sloan est présentée. L'utilisation du moteur directx et des techniques d'animation pour une gestion extrêmement efficace du module de visualisation graphique est rendue possible par l'adaptation du placage de textures à la représentation de champs tridimensionnels. Des illustrations de textures et de champs sont disponibles. Enfin, les différentes méthodes de maillage automatique (structure et par octree) des différents constituants de l'échangeur sont présentées. Le maillage est élaboré à partir d'une carte de taille, initiale ou résultant d'une première itération, et de nombreuses illustrations tirées de l'interface et d'études de cas réels sont fournies.
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Saramito, Pierre. "Simulation numérique d'écoulements de fluides viscoélastiques par éléments finis incompressibles et une méthode de directions alternées : applications." Phd thesis, Grenoble INPG, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00445423.
Full textAbstract:
Nous considérons la simulation numérique des écoulements de fluides viscoélatiques. Développant une approximation en temps par la méthode des directions alternées, nous proposons un algorithme entièrement nouveau permettant de découpler le calcul des contraintes de celui des vitesses. D'ordre deux en temps, cette méthode permet de plus le calcul rapide des solutions stationnaires. L'éléments à divergence nulle de Thomas-Raviart est utilisé pour les vitesses, et celui de Lesaint-Raviart pour les contraintes. La méthode est appliquée au problème de l'écoulement de fluides du type Oldroyd dans une contraction brusque (problème de la marche).