Caractérisation mécanique de la glace aéronautique sous chargement rapide et développement d'une loi de comportement pour simuler des impacts de glace PDF Download
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Author: Nicolas Lion
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 147
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Book Description
Afin de garantir la sécurité des voyageurs et des appareils, de nombreuses études ont été financées ces dernières années par l'industrie aérospatiale et aéronautique en vue de caractériser expérimentalement puis de simuler numériquement l'ingestion par les moteurs d'avion de projectiles en tout genre. La glace est un exemple de projectiles susceptibles d'impacter les moteurs d'avion pendant leur fonctionnement. Notre travail s'inscrit directement dans ce cadre de recherche avec l'objectif de caractériser expérimentale la glace aéronautique à haute vitesse et de développer un modèle qui permettra de simuler des impacts de glace sur une structure. Une synthèse des divers travaux et recherches existants sur le matériau glace permet de faire le point sur les connaissances actuelles du matériau glace et d'en pointer les faiblesses, notamment l'absence de données expérimentales sur les glace aéronautique. Les protocoles de fabrication de différent types de glace, le protocole d'usinage des échantillons, la méthode de transport, des banc d'essais sur presse électromécanique et sur barres d'Hopkinsons ont été développé. Ils permettent de mieux cerner les mécanismes du comportement de la glace à hautes vitesses de déformation (en mettent en évidence le rôle de la microstructure, le rôle de la température et l'influence de la vitesse de déformation). La dernière partie détaille un modèle de comportement et de rupture général applicable aux matériaux fragiles et plus particulièrement à la glace sous impact. Il s'agit d'une loi de comportement élasto-endommagebale avec endommagement de type Mazars, associé aux modifications de Chuzel pour son utilisation en dynamique rapide. La méthode d'identification des paramètres de la loi à partir des essais est également présentée. L'implémentation de la loi dans le code commercial LS-Dyna est validée sur des cas simples avant que les résultats numériques ne soient confrontés aux résultats expérimentaux. Cette comparaison a mis en lumière un défaut inhérent au modèle d'endommagement de type Mazars une correction du modèle est donc proposée.
Author: Nicolas Lion
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Languages : fr
Pages : 147
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Book Description
Afin de garantir la sécurité des voyageurs et des appareils, de nombreuses études ont été financées ces dernières années par l'industrie aérospatiale et aéronautique en vue de caractériser expérimentalement puis de simuler numériquement l'ingestion par les moteurs d'avion de projectiles en tout genre. La glace est un exemple de projectiles susceptibles d'impacter les moteurs d'avion pendant leur fonctionnement. Notre travail s'inscrit directement dans ce cadre de recherche avec l'objectif de caractériser expérimentale la glace aéronautique à haute vitesse et de développer un modèle qui permettra de simuler des impacts de glace sur une structure. Une synthèse des divers travaux et recherches existants sur le matériau glace permet de faire le point sur les connaissances actuelles du matériau glace et d'en pointer les faiblesses, notamment l'absence de données expérimentales sur les glace aéronautique. Les protocoles de fabrication de différent types de glace, le protocole d'usinage des échantillons, la méthode de transport, des banc d'essais sur presse électromécanique et sur barres d'Hopkinsons ont été développé. Ils permettent de mieux cerner les mécanismes du comportement de la glace à hautes vitesses de déformation (en mettent en évidence le rôle de la microstructure, le rôle de la température et l'influence de la vitesse de déformation). La dernière partie détaille un modèle de comportement et de rupture général applicable aux matériaux fragiles et plus particulièrement à la glace sous impact. Il s'agit d'une loi de comportement élasto-endommagebale avec endommagement de type Mazars, associé aux modifications de Chuzel pour son utilisation en dynamique rapide. La méthode d'identification des paramètres de la loi à partir des essais est également présentée. L'implémentation de la loi dans le code commercial LS-Dyna est validée sur des cas simples avant que les résultats numériques ne soient confrontés aux résultats expérimentaux. Cette comparaison a mis en lumière un défaut inhérent au modèle d'endommagement de type Mazars une correction du modèle est donc proposée.
Author: Yann Chuzel
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Languages : fr
Pages : 171
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Book Description
Afin de garantir la sécurité des voyageurs et des appareils , de nombreuses études ont été financées ces dernières années par l’industrie aéronautique en vue de caractériser expérimentalement puis de simuler numériquement l’ingestion par les moteurs de projectiles en tout genre. La glace est un exemple de ces projectiles susceptibles. Notre travail s’inscrit directement dans ce cadre de recherche, avec l’objectif de caractériser expérimentalement le matériau glace à haute vitesse et de simuler des impacts de glace sur une structure. Ainsi, un modèle de comportement général applicable aux matériaux fragiles est proposé, alliant des méthodes modernes sans alliage (SPH) à une loi de comportement élasto-endommageable avec endommagement de type Mazars, modifiée pour son utilisation en dynamique rapide. Puis, une validation de ce modèle sur le béton est menée grâce à l’implémentation d’un couplage entre formulation Meshfree et éléments finis dans le code de calcul EUROPLEXUS. Puis, la synthèse des divers travaux et recherches existants sur le matériau glace permet de faire le point sur les connaissances actuelles du matériau glace et d’en pointer les faiblesses. Deux campagnes expérimentales permettent de déterminer les paramètres caractéristiques du matériau, de mieux cerner les mécanismes du comportement de la glace à haute vitesse de déformation et de fournir des données d’essai relativement proches de tests de certification réalisés par l’industrie aéronautique. Enfin, le dernier chapitre détaille l’analyse des expériences d’impacts d’un glaçon sur des cibles afin de mettre en évidence les mécanismes mis en jeu et de valider le modèle numérique.
Author: Simon Dousset
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Languages : fr
Pages : 0
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L'impact de grêlons sur des aéronefs peut causer d'importants dégâts tels que des perforations de bords d'attaque. Afin de garantir la sécurité des voyageurs, tout en optimisant les structures, la simulation numérique peut être un atout majeur. Cependant, les résultats obtenus doivent être représentatifs de la réalité. Dans ce contexte, des essais expérimentaux d'impacts de grêlons de laboratoire sont réalisés. Couplés à une étude numérique d'impact, les essais expérimentaux permettent de comprendre les phénomènes mis en jeu durant l'impact d'un grêlon. Ensuite, le modèle proposé dans la littérature par Tippmann et al. (2013) est testé. Les performances obtenues sont analysées. Cette analyse permet de proposer une nouvelle démarche de modélisation afin d'améliorer les résultats des simulations actuellement proposées. Dans cette optique, une méthodologie complète de mise en oeuvre du modèle et de caractérisation du matériau est proposée.
Author: David Georges
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Languages : fr
Pages : 0
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Les impacts de grêlons peuvent induire de sérieux dégâts sur les aéronefs allant jusqu'à menacer l'intégrité même de la structure. Afin de concevoir des structures résistantes à ces impacts, il est dans un premier temps nécessaire de modéliser efficacement la réponse mécanique de la glace lorsque soumise aux conditions de chargement typiques d'un impact. Toutefois, la plupart des modèles visant à simuler les impacts de glace se basent sur des rhéologies élasto-viscoplastiques et présentent un domaine de validité restreint. En raison d'un manque de données expérimentales pour les paramètres contrôlant les mécanismes de fragmentation, ces modèles sous-estiment en particulier l'importance du comportement dynamique de la glace en traction et négligent systématiquement l'effet de la microstructure de la glace. Pourtant, il ressort de l'étude d'autres matériaux fragiles que les propriétés de fragmentation de ce type de matériau sous chargement de traction dynamique sont fortement dépendantes de la vitesse de déformation et de la microstructure. Dans un grêlon, les porosités sont des candidates sérieuses comme défauts les plus critiques pouvant initier la fragmentation. L'objet de cette étude est donc d'analyser la relation entre la porosité de la glace, les mécanismes d'endommagement et la réponse mécanique de la glace en traction dynamique.Dans ce travail, des essais d'écaillage hautement instrumentés sur des échantillons de glace polycristalline isotrope présentant différents taux de porosités, ont ainsi été menés à l'aide d'un dispositif expérimental adapté à ce matériau. Les essais d'écaillage ont permis de fournir le premier jeu de données robuste et reproductible pour la résistance en traction dynamique de la glace. À l'opposé de ce qui a pu être observé sous chargement quasi-statique, les résultats montrent une augmentation de la résistance en traction dynamique et de la densité de fissures avec la vitesse de déformation. La porosité diminue, elle, la résistance en traction dynamique de la glace. Cette influence de la porosité est justifiée en introduisant l'hypothèse que la contrainte critique pour amorcer une fissure sur une porosité est fonction de sa taille.En parallèle de ces travaux expérimentaux, nous proposons l'utilisation du modèle d'endommagement anisotrope Denoual-Forquin-Hild pour prédire le comportement dynamique de la glace en traction. La densité de défauts critiques, paramètre d'entrée de ce modèle, est déterminée par deux approches. La première consiste à appliquer le modèle de Weibull, qui utilise une distribution statistique suivant une loi puissance, pour caractériser la dispersion des contraintes à rupture d'essais de flexion. La seconde est basée sur l'utilisation des distributions réelles de tailles des porosités mesurées par micro-tomographie aux rayons X. La mécanique linéaire de la rupture est utilisée comme critère de rupture pour convertir la taille des porosités en contrainte d'activation. Les solutions du modèle avec ces deux approches sont détaillées et comparées avec les résultats expérimentaux. Les essais d'écaillage sont également reproduits par simulations numériques avec le modèle Denoual-Forquin-Hild. Nous observons que l'estimation d'une densité de défauts critiques basée sur la distribution de taille réelle des porosités permettrait une prédiction plus précise pour un plus large intervalle de vitesse de déformation que l'utilisation d'une distribution statistique basée sur le modèle de Weibull. Les résultats des simulations numériques sont en très bon accord avec les observations expérimentales, validant ainsi le rôle prépondérant des porosités dans l'amorçage de la fragmentation dans la glace poreuse. Ces résultats mettent en évidence l'importance de considérer la microstructure (et en particulier la porosité) ainsi que les spécificités de la résistance en traction dynamique comme des ingrédients essentiels de la modélisation de l'impact de grêle sur les structures.
Author: Mourad Aberkane
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ISBN: 9781412318600
Category :
Languages : fr
Pages : 248
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Author: Julien Bilodeau
Publisher:
ISBN: 9781412306973
Category : Shear (Mechanics)
Languages : fr
Pages : 390
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Book Description
Author: Lafleur, P
Publisher: [Sainte-Foy]: Université Laval
ISBN:
Category : Ice
Languages : en
Pages : 112
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Author: Mandana Javan-Mashmool
Publisher:
ISBN: 9781412313124
Category : Ice mechanics
Languages : en
Pages : 300
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Author: Mahdiyeh Seifaddini Rashk Olia
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
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Book Description
Le givrage atmosphérique a été la cause de beaucoup de dommages sur les réseaux de transport de l'énergie électrique. Le délestage naturel de la glace de câbles et de conducteurs a causé des pannes majeures sur ces réseaux. À titre d'exemple, on peut citer le « grand verglas » qui a frappé principalement Québec en 1998, causant des dommages considérables à la suite de l'accumulation et délestage de glace sur les lignes de haute tension. Pour éviter ou diminuer le risque d'occurrence de ce phénomène, il est nécessaire de connaître et de comprendre le comportement mécanique de la glace. En tant qu'exemple fondamental du comportement de déformation de la glace, on a choisi le cas de la glace isotrope polycristalline dans cette étude. Cependant, l'obtention d'une structure isotrope avec le moins de porosité possible pourrait être un problème majeur. Dans ce contexte, trois méthodes pour fabriquer de la glace isotrope en laboratoire ont été développées et utilisées. Ensuite, les propriétés structurelles (physiques) de la glace, comme la porosité et le degré d'anisotropie, ont été étudiées à l'aide d'échantillons fabriqués par ces trois méthodes. Par la suite, le comportement en déformation uniaxiale des échantillons obtenus à partir ces trois méthodes a été comparé et étudié. Après avoir choisi la méthode la plus appropriée de fabrication de l'échantillon, le comportement visqueux de la glace isotrope été analysé à partir d'essais de compression simples réalisés à différentes températures et vitesses de déformation axiale. Les études existantes réalisées sur le phénomène de déformation de la glace ne considèrent pas l'existence d'une déformation inélastique (permanente) indépendante du temps, comme on le voit dans d'autres matériaux, comme les métaux. Afin d'étudier la présence de cette déformation et de déterminer les autres parties de déformation de fluage, des essais de fluage sous le chargement de compression uniaxiale constant et avec plusieurs temps de chargement et de déchargement ont été réalisés à des températures de -5, -10 et -15 °C. Par la suite et dans un premier temps, la présence de déformation plastique indépendante du temps a été étudiée et été identifiée à chaque température. Ensuite, les paramètres des autres composantes de la déformation (élastique, viscoélastique et fluage primaire) ont été déterminés en fonction de la température. La contribution de chacune des composantes de la déformation (élastique, viscoélastique, plastique, fluage primaire et fluage secondaire) dans la déformation totale a été déterminée en fonction du temps pour différentes valeurs de température et de contrainte appliquée. Atmospheric icing is at the source of damage to overhead transmission lines of power networks. Natural ice load shedding off cables and conductors has caused major power outages during ice storms in Canada, like the major one that mainly hit Quebec in 1998. This widespread damage was caused by ice accumulation on the power network overhead lines. To avoid or reduce the risk of occurrence of this phenomenon, it is necessary to know and understand the mechanical behavior of the ice. As a fundamental subject on the deformation behavior of ice, the simple case of polycrystalline isotropic ice was chosen for this study. For this purpose, however, obtaining an isotropic structure with the least possible porosity could be a major problem. In this context, three methods for making isotropic ice on a laboratory scale have been developed and used. Then, the structural (physical) properties of the ice, such as the porosity and degree of anisotropy, were studied using samples made by these three methods. Subsequently, the uniaxial deformation behavior of the samples obtained from these methods was compared and studied. By selecting the most appropriate method of sample preparation, the viscous behavior of isotropic ice was analyzed from simple compression tests performed at different temperatures and axial strain rates. Then, the secondary creep strain parameters were determined. Existing studies on the ice deformation phenomenon do not consider an inelastic (permanent) strain with a time independent nature as seen in other materials such as metals. In order to investigate the presence of this strain and to determine the other creep strain parts, creep tests under constant uniaxial compression loading and with several loading and unloading times were carried out at temperatures of -5, -10 and -15 ° C. Subsequently, and in a first step, the presence of non-time-dependent plastic strain, which was identified at each temperature, was studied. Then, the parameters of the other strain components such as elastic, viscoelastic and primary creep were determined as a function of temperature. The contribution of each of the elastic, viscoelastic, plastic, primary and secondary creep strains as a function of time in the total strain were determined for different values of temperature and applied stress.
Author: Aditya Johri
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 1107785855
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 1124
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Book Description
The Cambridge Handbook of Engineering Education Research is the critical reference source for the growing field of engineering education research, featuring the work of world luminaries writing to define and inform this emerging field. The Handbook draws extensively on contemporary research in the learning sciences, examining how technology affects learners and learning environments, and the role of social context in learning. Since a landmark issue of the Journal of Engineering Education (2005), in which senior scholars argued for a stronger theoretical and empirically driven agenda, engineering education has quickly emerged as a research-driven field increasing in both theoretical and empirical work drawing on many social science disciplines, disciplinary engineering knowledge, and computing. The Handbook is based on the research agenda from a series of interdisciplinary colloquia funded by the US National Science Foundation and published in the Journal of Engineering Education in October 2006.
