Un modèle lattice pour simuler la propagation de fissures sous l'effet d'une injection de fluide dans un milieu hétérogène quasi-fragile PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Un modèle lattice pour simuler la propagation de fissures sous l'effet d'une injection de fluide dans un milieu hétérogène quasi-fragile PDF full book. Access full book title Un modèle lattice pour simuler la propagation de fissures sous l'effet d'une injection de fluide dans un milieu hétérogène quasi-fragile by Vincent Lefort. Download full books in PDF and EPUB format.
Author: Vincent Lefort Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Cette thèse vise à développer un modèle numérique de type lattice permettant de simuler la propagation de fissures sous l'effet d'une injection de fluide dans un milieu hétérogène quasi-fragile. Si la finalité de l'étude concerne l'étude de matrices rocheuses naturelles, dans les différentes parties du manuscrit détaillée ci-après et dans un souci de validation, le modèle a été régulièrement confronté à des résultats expérimentaux obtenus sur des matériaux cimentaires similaires à des roches naturelles en termes de comportements mécaniques et de transport mais présentant des hétérogénéités mieux contrôlées. La première partie du document est dédiée à l'étude du processus de fissuration caractéristique des matériaux quasi-fragiles présentant une zone d'élaboration. Un outil d'analyse statistique basé sur les fonctions de Ripley et permettant d'extraire une longueur caractéristique à partir d'un nuage de points -- lieux d'un endommagement mécanique -- et présenté. Il est ensuite utilisé dans le cadre d'essais numériques et expérimentaux de rupture par flexion 3 points sur des éprouvettes de bétons. Les résultats montrent que le modèle numérique de type lattice est capable de rendre compte à la fois du processus global de fissuration mais également du processus local de fissuration. Par ailleurs, cet outil permet également de montrer l'influence du mode de sollicitation sur le développement de l'endommagement au sein d'une structure. La deuxième partie du document présente une loi de comportement élasto-plastique endommageable représentative du comportement de joints. L'originalité du modèle réside dans le couplage entre l'endommagement sous sollicitation normale et la plasticité sous sollicitation tangentielle. Cette nouvelle loi permet de reproduire correctement des résultats d'essais de cisaillement indirects effectués sur des joints de plâtre séparant des épontes en mortier alors qu'un modèle de Mohr-Coulomb classique ne le permet pas. La troisième partie est dédiée à l'introduction d'un couplage hydromécanique complet dans le modèle lattice utilisé précédemment. Le couplage hydromécanique est introduit au travers du comportement poromécanique du milieu basé sur une description mécanique-hydraulique duale et intrinsèque du modèle lattice. La contrainte totale fait le lien entre la contrainte mécanique du lattice mécanique et la pression de pore du lattice hydraulique au travers du coefficient du Biot du milieu alors que la perméabilité locale pilotant le gradient de pression hydraulique est indexée sur les ouvertures locales de fissures estimées au travers du lattice mécanique. Les résultats obtenus par ce modèle hydro-mécanique dual ont été confrontés à des solutions analytiques données dans la littérature pour des fissures de type "bi-wings", et il est montré que les deux approches sont cohérentes pour une fissure parfaitement rectiligne. Après les différentes étapes de validation du modèle présentées dans les parties précédentes, la quatrième et dernière partie est dédiée à la simulation numérique du couplage hydromécanique sous-jacent à la propagation libre d'une fissure propageant sous l'effet d'une injection de fluide et de son interaction avec un joint rocheux naturel. Les trajets de fissuration, non maillés a priori, et les profils de pression au sein de la matrice poreuse sont obtenus et comparés en fonction de l'inclinaison du joint rocheux. Par ailleurs, le traitement statistique concernant les lieux d'endommagement développé en première partie est repris ici afin de caractériser l'évolution des longueurs de corrélation entre point s'endommageant au cours de la propagation de la fissure et de son interaction avec le joint. Il est montré que le modèle hydromécanique lattice permet de représenter différent mécanismes de ré-initiation de fissure à partir d'un joint suivant son inclinaison.
Author: Vincent Lefort Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Cette thèse vise à développer un modèle numérique de type lattice permettant de simuler la propagation de fissures sous l'effet d'une injection de fluide dans un milieu hétérogène quasi-fragile. Si la finalité de l'étude concerne l'étude de matrices rocheuses naturelles, dans les différentes parties du manuscrit détaillée ci-après et dans un souci de validation, le modèle a été régulièrement confronté à des résultats expérimentaux obtenus sur des matériaux cimentaires similaires à des roches naturelles en termes de comportements mécaniques et de transport mais présentant des hétérogénéités mieux contrôlées. La première partie du document est dédiée à l'étude du processus de fissuration caractéristique des matériaux quasi-fragiles présentant une zone d'élaboration. Un outil d'analyse statistique basé sur les fonctions de Ripley et permettant d'extraire une longueur caractéristique à partir d'un nuage de points -- lieux d'un endommagement mécanique -- et présenté. Il est ensuite utilisé dans le cadre d'essais numériques et expérimentaux de rupture par flexion 3 points sur des éprouvettes de bétons. Les résultats montrent que le modèle numérique de type lattice est capable de rendre compte à la fois du processus global de fissuration mais également du processus local de fissuration. Par ailleurs, cet outil permet également de montrer l'influence du mode de sollicitation sur le développement de l'endommagement au sein d'une structure. La deuxième partie du document présente une loi de comportement élasto-plastique endommageable représentative du comportement de joints. L'originalité du modèle réside dans le couplage entre l'endommagement sous sollicitation normale et la plasticité sous sollicitation tangentielle. Cette nouvelle loi permet de reproduire correctement des résultats d'essais de cisaillement indirects effectués sur des joints de plâtre séparant des épontes en mortier alors qu'un modèle de Mohr-Coulomb classique ne le permet pas. La troisième partie est dédiée à l'introduction d'un couplage hydromécanique complet dans le modèle lattice utilisé précédemment. Le couplage hydromécanique est introduit au travers du comportement poromécanique du milieu basé sur une description mécanique-hydraulique duale et intrinsèque du modèle lattice. La contrainte totale fait le lien entre la contrainte mécanique du lattice mécanique et la pression de pore du lattice hydraulique au travers du coefficient du Biot du milieu alors que la perméabilité locale pilotant le gradient de pression hydraulique est indexée sur les ouvertures locales de fissures estimées au travers du lattice mécanique. Les résultats obtenus par ce modèle hydro-mécanique dual ont été confrontés à des solutions analytiques données dans la littérature pour des fissures de type "bi-wings", et il est montré que les deux approches sont cohérentes pour une fissure parfaitement rectiligne. Après les différentes étapes de validation du modèle présentées dans les parties précédentes, la quatrième et dernière partie est dédiée à la simulation numérique du couplage hydromécanique sous-jacent à la propagation libre d'une fissure propageant sous l'effet d'une injection de fluide et de son interaction avec un joint rocheux naturel. Les trajets de fissuration, non maillés a priori, et les profils de pression au sein de la matrice poreuse sont obtenus et comparés en fonction de l'inclinaison du joint rocheux. Par ailleurs, le traitement statistique concernant les lieux d'endommagement développé en première partie est repris ici afin de caractériser l'évolution des longueurs de corrélation entre point s'endommageant au cours de la propagation de la fissure et de son interaction avec le joint. Il est montré que le modèle hydromécanique lattice permet de représenter différent mécanismes de ré-initiation de fissure à partir d'un joint suivant son inclinaison.
Book Description
Bien que de nombreux travaux se soient intéressés à la modélisation des mécanismes de rupture des matériaux fragiles et quasi-fragiles, des lacunes dans la compréhension des processus de rupture persistent. Dans le but de progresser sur la compréhension de ces mécanismes, le travail de recherche mené dans le cadre de cette thèse consiste en la combinaison de plusieurs méthodes largement utilisées pour modéliser les problèmes de rupture. En effet, le modèle développé dans cette thèse s'inspire de la mécanique non linéaire de la rupture, en particulier les modèles de zone cohésive, couplée à une méthode numérique discrète. Ce modèle consiste en particulier en l'introduction, dans le code aux éléments discrets GranOO, d'un lien cohésif de type poutre endommageable de lattice dont l'endommagement et par conséquent la rupture sont pilotés énergétiquement. Les équations issues de la théorie des poutres d'Euler-Bernoulli régissant le comportement des liens sont ainsi enrichies d'une phase adoucissante, inspirée des modèles de zone cohésive, s'appuyant sur une équivalence entre les cinématiques de la poutre d'Euler-Bernoulli et les modes de ruptures conventionnels. Cette équivalence conduit à la définition de deux pseudo-modes de rupture. Le premier nommé pseudo Mode I est basé sur l'élongation du premier ordre de la poutre de lattice liée aux sollicitations de traction tandis que le pseudo Mode II est quant à lui basé sur les élongations du second ordre engendrées par les sollicitations de flexion, cisaillement et torsion.Le caractère atypique de ce modèle a mené à de solides phases de calibration et validation. Dans un premier temps, le modèle est calibré par l'intermédiaire de deux essais, un essai de traction simple et un essai de compression simple menés sur un matériau quasi-fragile de type mortier (béton de sable). La modélisation de l'essai de compression montre alors une prédisposition du modèle à rendre compte de l'effet des conditions aux limites de l'essai sur les chemins de fissuration qui sera plus amplement vérifiée par la suite.Dans un second temps, le modèle est éprouvé via la simulation d'un essai de traction-compression et d'un essai brésilien permettant de vérifier la capacité du modèle à rendre compte respectivement de l'effet unilatéral et de la cinétique de propagation de fissure. Enfin, le modèle de poutre endommageable de lattice est confronté à des essais expérimentaux plus complexes. D'une part, les différents essais proposés dans le benchmark Carpiuc sont simulés. La simulation d'éprouvettes de mortier entaillées soumises à des sollicitations simultanées de traction, cisaillement et flexion permettent d'évaluer les capacités du modèle à décrire des chemins de fissuration (bifurcation et branchement) et des cinétiques de ces chemins cohérents avec les résultats expérimentaux. Enfin, un essai de Traction-Compression cyclé sur une éprouvette de béton entaillée est simulé. Les mécanismes de refermeture de fissure et l'effet unilatéral sont décrits de manière satisfaisante.
Author: Rogers Bill Cordova Hinojosa Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
La propagation d'une fissure chargée par un écoulement de fluide visqueux est un phénomène complexe où la compréhension des phénomènes mécaniques mis en jeu en pointe de fissures reste encore partielle. C'est le cas de la zone de décollement entre le solide et le fluide qui apparaît pour un certain choix de débit d'injection, de viscosité du fluide et de ténacité du matériau. Cette thèse propose une modélisation simplifiée de ce problème d'interaction fortement couplé. Dans un premier chapitre, on étudie un modèle simplifié unidimensionnel de film élastique collé sur un substrat rigide et on considère une injection de fluide visqueux entre le film et le substrat. On suppose que la propagation de la fissure est régie par la loi de Griffith. On néglige l'existence du retard possible entre le fluide et le solide et on choisit une loi de comportement non-linéaire pour le fluide visqueux. A partir d'une analyse asymptotique pour une faible viscosité, on établit une solution approchée du problème. On montre que le champ pression est singulier en pointe de fissure et on montre l'influence du débit d'injection sur la cinétique du trajet de fissuration. Dans le deuxième chapitre on propose de prendre en compte l'existence de la zone de décollement en modifiant la formulation du modèle et en le réécrivant sous la forme d'un problème d'optimisation en temps discret où les zones de décollement font partie des inconnues du problème. On valide la formulation proposée sur l'exemple analytique de l'écrasement d'une goutte par une barre rigide. On montre ensuite que cette formulation et l'algorithme lié à son implémentation sont capables de gérer l'évolution de l'écrasement de plusieurs gouttes de forme quelconque en capturant correctement les phase d'étalement des gouttes ainsi que de leur coalescence. On étend ensuite cette formulation au cas de l'écrasement d'une goutte par un film élastique. Dans le dernier chapitre, on examine la validité de l'hypothèse de lubrification utilisée en fracturation hydraulique. A l'aide de la méthode de développement asymptotique, on construit une équation de Reynolds régularisée avec des termes de gradient supérieur tenant compte de la variation spatiale de la hauteur des parois. On compare alors le comportement des champs de pression donnés par les équations de Reynolds classique et régularisée sur des exemples d'écoulement entre des conduits de formes multiples.
Book Description
La thèse traite, à l'aide de modèles simples, quelques phénomènes présents en mécanique de la rupture en dynamique et en milieu hétérogène. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux phénomènes de propagation brutale sous chargement quasi-statique (on entend par chargement quasi-statique, lorsque la vitesse du chargement tend vers 0). Pour cela nous avons développé un modèle de décollement de film (soumis à un déplacement imposé) à travers une interface ayant une discontinuité de ténacité. Le film commence par se décoller de façon stable, puis lorsqu'il se decolle à travers la discontinuité de ténacité, le décollement devient brutal sur une certaine longueur. La solution dynamique du modèle a été développée et nous avons obtenu que lorsque le chargement du film devient quasi-statique alors la solution dynamique converge en tous points vers une solution quasi-statique particulière que l'on nomme "métastable". Dans un deuxième temps, nous avons cherché à construire le même résultat pour une structure 2D présentant une discontinuité de ténacité à travers le trajet de fissuration. Pour cela nous avons utilisé un algorithme de type déboutonnage de noeuds pour construire la solution dynamique. Nous avons obtenu que la longueur de la propagation brutale donnée par l'approche numérique est plus faible que celle obtenue avec la solution "métastable".Ces différentes considérations nous ont permis d'introduire quelques grandeurs couramment utilisées dans l'industrie comme la ténacité à l'arrêt.Dans un troisième temps nous avons cherché à analyser l'influence d'un défaut sur la propagation d'une fissure. Pour cela nous avons utilisé le modèle de film précédemment défini et la discontinuité de ténacité a été remplacé par un défaut. On montre que le décollement du film est brutal à travers le défaut, redevient stable en sortie de défaut et converge (lorsque la vitesse du chargement tend vers zéro) vers une courbe limite que l'on nomme "couche limite". Ensuite après un temps suffisamment long, la couche limite regagne la solution quasi-statique. Nous avons montré que cette couche limite peut s'interpréter d'un point de vue énergétique par un mécanisme de relaxation de l'énergie cinétique. Différentes interprétations de ce phénomène en statique et en dynamique sont présentées et en paticulier des ténacités apparentes sont introduites. Dans un quatrième temps nous nous sommes intéressés à l'influence d'un milieu contenant une infinité de défauts. Le même modèle de film est utilisé avec une infinité de défauts. Différentes solutions quasi-statiques sont présentées, en particulier la solution métastable et celle obtenue avec une approche de type minimum global de l'énergie. En dynamique deux approches différentes sont étudiées: une première qui permet de construire la solution limite (lorsque la vitesse du chargement tend vers zéro) et une seconde plus directe et qui consiste à prendre en compte toutes les ondes. Pour la seconde méthode, un passage à la limite (vitesse de chargement) sera effectué de façon numérique. Au final on obtient que lorsque la taille des défauts tend vers zéro et que le chargement devient quasi-statique alors une ténacité équivalente du milieu apparait.
Book Description
L'OBJET DE CE TRAVAIL EST D'ELABORER UN MODELE NUMERIQUE, BASE SUR LA METHODE DES ELEMENTS DE FRONTIERE, PERMETTANT DE SIMULER LE ROLE DE LA FISSURATION DANS LES MATERIAUX ET LES STRUCTURES HETEROGENES. DANS LA PREMIERE PARTIE, ON RAPPELLE TRES BRIEVEMENT LES BASES THEORIQUES DE LA MECANIQUE DE LA RUPTURE ET DES ELEMENTS DE FRONTIERE. ON PRESENTE ENSUITE LES TECHNIQUES D'ADAPTATION DE LA METHODE NUMERIQUE A LA MODELISATION DES FISSURES: SUBDIVISION DU DOMAINE EN SOUS-REGIONS, METHODE DUALE ET DISCONTINUITE DES DEPLACEMENTS. LA MIEUX ADAPTEE AU CODE DEVELOPPE AU LABORATOIRE EST LA PREMIERE TECHNIQUE, BASEE SUR L'INTRODUCTION D'UNE INTERFACE FICTIVE. POUR LE CALCUL DES PARAMETRES MECANIQUES DE RUPTURE, NOUS PRESENTONS TROIS APPROCHES QUI SONT LA METHODE CINEMATIQUE, LA METHODE DE L'ELEMENT SPECIAL ET LA METHODE DE L'INTEGRALE DE RICE. DANS LA DEUXIEME PARTIE, NOUS DEVELOPPONS UNE NOUVELLE FORMULATION POUR LE CALCUL DES FACTEURS D'INTENSITE DE CONTRAINTES, ADAPTABLE AU PROCESSUS DE GENERATION AUTOMATIQUE DU MAILLAGE. UNE STRATEGIE EST PROPOSEE, MODIFIANT SEULEMENT LE MAILLAGE AUTOUR DE LA POINTE DE FISSURE. LE CODE EST ENSUITE VALIDE PAR PLUSIEURS EXEMPLES DE REFERENCE. LA TROISIEME PARTIE EST CONSACREE A L'APPLICATION DU MODELE DANS LE TRAITEMENT DE DEUX TYPES DE PROBLEMES. TOUT D'ABORD, NOUS PROPOSONS UNE METHODOLOGIE POUR L'ETUDE DE LA PROPAGATION EN PRESENCE D'HETEROGENEITES, INTRODUISANT UNE NOTION DE PARAMETRE D'INFLUENCE ET MONTRANT L'APPORT DU MODELE POUR ETABLIR UNE BIBLIOTHEQUE DE CAS. LES RESULTATS, ASSOCIES A UNE LOI DE FISSURATION DE FATIGUE DU TYPE TANAKA ET A UNE PROCEDURE APPARENTEE A L'HOMOGENEISATION, SONT DESTINES A FOURNIR UN OUTIL SIMPLIFIE POUR PREDIRE LA DUREE DE VIE D'UNE STRUCTURE EN MATERIAU HETEROGENE FISSURE. LA DEUXIEME APPLICATION EXPLOITE LA POSSIBILITE DE TRAITEMENT DES PROBLEMES DE CONTACT POUR MONTRER L'INFLUENCE DE LA LOI DE FROTTEMENT ENTRE LES LEVRES DE LA FISSURE SUR LA TRAJECTOIRE DE CELLE-CI, ET SUR LA DUREE DE VIE DANS LE CAS D'UNE SOLLICITATION CYCLIQUE
Book Description
Dans cette thèse nous nous sommes intéressés aux mécanismes d'endommagement dans un matériau quasi-fragile, préfissuré, sollicité en fatigue et qui s'endommage par microfissuration. La concentration des défauts et des contraintes autour de la pointe de la fissure génère un ensemble de phénomènes locaux qui conduisent peu à peu vers la rupture complète de la structure. Dans ces conditions, ce sont non seulement les défauts mais aussi leurs interactions qui sont impliqués dans le développement de la fissure macroscopique. A partir de ces observations nous avons construit un outils de simulation de la pro-pagation de la fissure macroscopique, en présence et en interaction avec une population statistique de microfissures. Ce simulateur permet de mettre en avant les paramètres importants pour comprendre les modes de propagation de la fissure macroscopique. Le simulateur permet aussi d'étudier les propriétés morphologiques des lignes de ruptures ob-tenues après propagation. Nous montrons que ces deux approches se complètent pour une meilleur compréhension du poids des interactions; et qu'elles se rejoignent pour le calcul de la ténacité. La confrontation de résultats de simulation et d'essais sur deux matériaux: un alliage à base TiA1 et du pin maritime, nous permettent de tester la pertinence de la simulation
Book Description
La maîtrise des mécanismes de rupture dans les problèmes de fretting requiert une analyse pluridisciplinaire des différents phénomènes physiques couplés pour prendre en compte les effets globaux et locaux, les sollicitations multiaxiales non proportionnelles et les conditions de contact interfacial avec frottement. Un modèle tridimensionnel éléments finis étendus mufti-échelles dédié au contact avec frottement entre les faces de la fissure est proposé. Une formulation faible mixte à trois champs permet une définition intrinsèque de la fissure avec sa propre discrétisation indépendante du maillage de la structure. Un solveur stabilisé adapté de la méthode LATIN est implémenté. Les propriétés de stabilité et les performances du modèle sont illustrées dans plusieurs exemples bidimensionnels et tridimensionnels. Le modèle est validé par comparaison avec un code éléments finis industriel. Une stratégie mufti-modèles globale basée sur l'analyse expérimentale et la simulation numérique de la propagation des fissures est développée afin de prédire la durée de vie de composants en frelling fatigue. Des essais de fretting fatigue sont réalisés afin d'analyser l'amorçage et la propagation de fissures. Les sollicilatrons tribologiques au cours du cycle sont déterminées par la résolution du contact deux-corps. La prédiction du risque d'amorçage des fissures est conduite. Ces résultats sont utilisés comme données d'entrée pour la modélisation X-FEM des essais de frettlng bidimensionnels et tridimensionnels. La simulation de la propagation des fissures est réalisée à l'aide de critères de propagation multiaxiale non proportionnels et d'une loi de propagation expérimentale.
Author: Fakhreddine Habib Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 286
Book Description
L'apparition des fissures macroscopiques peut manifestement se déclencher à plusieurs étapes du processus de la vie d'une cathode dans une cuve d'électrolyse. Diverses causes peuvent engendrer un tel surgissement. Au préchauffage électrique, par exemple, la répartition spatiale irrégulière des gradients thermiques peut conduire à la naissance d'une ou plusieurs fissures. L'objectif principal de ce travail se résume à la modélisation et la simulation de la propagation de fissures dans un contexte multiphysique, thermo-électro-mécanique. L'approche se base sur une philosophie de développement numérique monolithique, du couplage fortement non linéaire avec la prise en compte des échanges thermoélectriques à travers les lèvres de fissures, par la méthode des éléments finis étendus (XFEM). Ce projet a été dressé sous forme de trois sous-projets. En premier lieu, un nouveau modèle de la propagation de fissures en contexte thermomécanique dans un domaine fissuré a été développé. Une stratégie d'enrichissement géométrique par XFEM a été élaborée avec succès pour modéliser la propagation de fissures ainsi que pour atteindre le taux optimal de convergence espéré sur les réponses physiques et sur le calcul des facteurs d'intensité de contraintes. Trois benchmarks ont été examinés et validés à partir des résultats existants dans la littérature. Ensuite, un nouvel exemple de propagation de fissures et défauts multiples a été conçu. La comparaison des résultats obtenus montre la robustesse ainsi que la précision du développement numérique. En second lieu, une approche originale de la modélisation du couplage fort thermoélectrique, en présence d'une discontinuité matérielle forte statique et en tenant compte des échanges thermique et électrique à travers ses lèvres, a été développée. Tout d'abord, un modèle a été élaboré et validé dans le cas d'une fissure capacitive, où les propriétés du diélectrique, entre les lèvres de la fissure, jouent un rôle déterminant pour la quantification de son intensité d'échange. De même, un modèle a été confirmé pour le choix d'un milieu gazeux remplissant la région entre les deux lèvres, assurant l'aspect résistif d'échange thermique. Le modèle thermoélectrique a été mis en œuvre par XFEM, en implémentant la version améliorée, et en tenant compte du traitement des parasites numériques dus aux éléments de transition. Trois cas d'études ont été proposés, le premier a été appliqué pour valider la mise en œuvre numérique du modèle proposé via un patch test développé. Une bonne convergence et précision des résultats numériques ont été observées. Le second a porté sur le cas d'une fissure courbée, moins fréquente dans la littérature, qui peut être rencontré dans de nombreuses applications, et représente un défi numérique notable. Le troisième est une étude élaborée sur la cathode. L'analyse de l'impact de la présence des fissures sur l'efficacité énergétique a été soulevée aussi pour le cas de fissures multiples. En troisième lieu, une originalité numérique de la propagation de fissures en couplage thermo-électro-mécaniques (TEM) avec les échanges thermique et électrique entre les lèvres de la fissure a été exposée. La fissure n'est pas statique, cette fois-ci. L'aire générée par le déplacement des lèvres est prise en considération dans les expressions physiques des coefficients d'échanges thermique et électrique. Cela est transcrit par la quantification du saut de déplacement à travers les lèvres. Cet aspect rend le problème mécanique non linéaire, aussi, par le biais des échanges, et par conséquent le système global TEM est fortement non linéaire. Une approche originale du point de vue de la technicité d'intégration a été implémentée. Elle est fondée sur une technique de sous-triangulation barycentrique par une 'toile d'araignée' pour les éléments de surface coupés par la fissure. Une autre technique basée sur l'intégration par 'bras' de fissure réservée pour les éléments d'échanges thermique et électrique. Deux cas d'études essentiels ont été envisagés. Le premier est un exemple de propagation en mode mixte d'une fissure inclinée en TEM avec les échanges thermique et électrique en fonction du saut de déplacement. Le deuxième a été réservé pour un cas d'étude industrielle d'une cuve en opération, en contexte TEM. L'impact de la présence de la fissure sur les différentes réponses physiques est analysé. Comme constatation, en expansion thermoélectrique du bloc cathodique, la fissure a plus tendance à rejoindre la surface supérieure pour mettre, probablement, fin à la vie de la cathode.
Book Description
La maîtrise des mécanismes de rupture dans les problèmes de fretting requiert une analyse pluridisciplinaire des différents phénomènes physiques couplés pour prendre en compte les effets globaux et locaux, les sollicitations multiaxiales non proportionnelles et les conditions de contact interfacial avec frottement. Un modèle tridimensionnel éléments finis étendus mufti-échelles dédié au contact avec frottement entre les faces de la fissure est proposé. Une formulation faible mixte à trois champs permet une définition intrinsèque de la fissure avec sa propre discrétisation indépendante du maillage de la structure. Un solveur stabilisé adapté de la méthode LATIN est implémenté. Les propriétés de stabilité et les performances du modèle sont illustrées dans plusieurs exemples bidimensionnels et tridimensionnels. Le modèle est validé par comparaison avec un code éléments finis industriel. Une stratégie mufti-modèles globale basée sur l'analyse expérimentale et la simulation numérique de la propagation des fissures est développée afin de prédire la durée de vie de composants en frelling fatigue. Des essais de fretting fatigue sont réalisés afin d'analyser l'amorçage et la propagation de fissures. Les sollicilatrons tribologiques au cours du cycle sont déterminées par la résolution du contact deux-corps. La prédiction du risque d'amorçage des fissures est conduite. Ces résultats sont utilisés comme données d'entrée pour la modélisation X-FEM des essais de frettlng bidimensionnels et tridimensionnels. La simulation de la propagation des fissures est réalisée à l'aide de critères de propagation multiaxiale non proportionnels et d'une loi de propagation expérimentale
Book Description
Nous proposons des méthodes d'analyse afin de caractériser les matériaux vis a vis de la propagation dynamique de fissure en rupture fragile. ainsi, nous avons développe un modèle unidimensionnel pour déterminer les premières conditions favorables ou défavorables a la propagation. puis une méthode hybride a été mise au point permettant de rechercher des critères. elle associe une simulation numérique bidimensionnelle et un dispositif expérimental. son application au pmma a mis en évidence les effets de la structure et de la vitesse de la fissure sur la réponse. l'approche unidimensionnelle consiste a analyser un système de poutre type double cantiler beam constitue d'un matériau élastique, linéaire et homogène. le développement analytique permet de définir des critères de propagation. une dépendance vis a vis de l'histoire du chargement et de celle de la fissure (position et vitesse) a été mise en évidence. la résolution numérique des équations ainsi obtenues montre que la fissure est freinée voire même arrêtée par l'arrivée d'un front d'onde de réflexion sur la pointe de fissure. la partie expérimentale est réalisée sur un système de barres d'hopkinson synchronise avec un système de photographie rapide qui donne l'évolution de la fissure. deux géométries spécifiques de l'éprouvette (plaque avec un coin et plaque trouée) sont étudiées. les résultats sont en concordance avec le modèle numérique en mettant bien en évidence l'arrêt de la propagation a l'arrivée d'un front d'onde puis son redémarrage. des vitesses de propagation de fissure jusqu'a 350 m/s sont observées. le passage des équations de l'elastodynamique linéaire au cas bidimensionnel se fait par l'utilisation d'un modèle numérique par éléments finis. une méthode de relâchement progressif des nuds a été mise au point pour simuler la propagation de fissure. les résultats confrontes a l'expérimental confirment l'importance du critère qui ne peut pas être une constante.
Author: Vincent Lefort
Author: Vincent Lefort
Author: Margaux Sage
Author: Rogers Bill Cordova Hinojosa
Author: Pierre-Emmanuel Dumouchel
Author: Abdelmadjid Boussekine
Author: Élodie Ducourthial
Author: Emilien Pierres
Author: Fakhreddine Habib
Author: Emilien Pierres
Author: Yann Tamim Carin