Simulation du comportement élasto-plastique de coques minces par éléments finis PDF Download
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Author: Patrick Pol
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 326
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Book Description
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.
Author: Patrick Pol
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 326
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Book Description
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.
Author: Nicolas Couty
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 250
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Book Description
La complexité et la rapidité des phénomènes caractérisant les chocs impliquent une modélisation rigoureuse et adaptée. Sur la base d'une discrétisation spatiale par éléments finis, le choix des outils numériques a été guidé par la volonté de se placer dans les meilleures conditions du point de vue de la cinématique, de l'intégration temporelle et enfin des modèles de comportement. Ainsi, le code de calcul éléments finis Herezh développé au laboratoire s'appuie sur une cinématique de grandes transformations fondée sur la notion de coordonnées matérielles entraînées. Une première étape a consisté à introduire des outils de simulation éprouvés dans le cadre de la dynamique rapide : intégration temporelle explicite par la méthode des différences finies centrées, gestion du contact par perturbation des positions des noeuds, pour l'étude des impacts. Dans un deuxième temps, les travaux ont porté sur l'identification et la validation d'un modèle de comportement élastoplastique visqueux de type élastoviscohystérésis. L'utilisation de ce modèle associé à des éléments finis de type coques minces a conduit au développement d'une procédure itérative destinée au respect des conditions de contraintes planes. Sur le plan expérimental, la nécessité de disposer de résultats d'essais nous a incités à concevoir une machine d'impact instrumentée. Les difficultés numériques rencontrées dans la mise en oeuvre du modèle de comportement pour la simulation des explosions et des impacts ont été solutionnées. La modélisation obtenue est ainsi robuste et permet de traiter l'ensemble de l'impact jusqu'au rebond du projectile. La corrélation entre résultats numériques et expérimentaux est de bonne qualité
Author: Sylvain Couëdo
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 218
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Book Description
En simulation numérique, les éléments finis coques permettent de modéliser les structures de parois minces, structures les plus présentes dans notre environnement. Le comportement de flexion est pris en compte classiquement par l'usage de degrés de liberté de rotation. Cependant, une autre solution consiste à exprimer la flexion à l'aide uniquement des degrés de liberté en déplacement. Par rapport aux éléments finis coques classiques, les éléments coques sans degré de liberté en rotation (Rotation Free) présentent de nombreux avantages : bonne précision, temps de calcul réduit, cohérence des degrés de liberté, absence de blocage en cisaillement. Un inconvénient demeure : il s’agit de la sensibilité à la distorsion du maillage. Cet inconvénient patent est peu analysé dans les travaux existants. Dans ce contexte, le but des travaux présentés est d'améliorer la formulation d'une classe d'élément RF existants, Semi-Finite Elements (SFE), en diminuant très fortement cette sensibilité à la forme du maillage. Les éléments SFE sont fondés sur une cinématique de coque dans le cadre des transformations finies, exprimées ici en coordonnées matérielles entraînées. Un état de l'art sur les éléments coques RF montre que la grande sensibilité des résultats à la régularité des mailles est un problème qui reste ouvert. Il permet aussi de mettre en lumière le rôle central de la précision du calcul du tenseur de courbure. Dans ces conditions l'étude s'est déroulée en deux étapes : exploration des différents modèles de calcul de la courbure puis intégration du modèle le plus prometteur dans un code de calcul en vue d’une validation sur des calculs linéaires et non-linéaires. Dans la première étape, différents modèles de calcul de la courbure, construits à partir d'un patchwork irrégulier de points répartis sur une surface connue, ont été testés, hors du contexte final de la méthode des éléments finis. En particulier, deux interpolations utilisées avec les méthodes meshless ont été étudiées. Malgré sa simplicité, un modèle particulier d'interpolation polynomiale quadratique s'est avéré le moins sensible aux irrégularités de maillage. Ce modèle de calcul de la courbure a ensuite été implanté dans le code académique Herezh++ via un nouvel élément (SFE3), venant ainsi compléter les deux modèles déjà existants. Des calculs statiques linéaires et géométriquement non-linéaires ont été menés en vue de valider la nouvelle formulation et de mesurer l'influence de la distorsion du maillage sur les résultats. Les résultats obtenus avec l'élément SFE3 pour des maillages réguliers et irréguliers démontrent un excellent niveau de précision et une très faible sensibilité à la distorsion du maillage, comparé aux résultats de référence issue de la littérature. Des applications moins académiques ont été mises en oeuvre : simulation du gonflage de coussins en tissus, calculs d'impacts prenant en compte une loi de comportement non linéaire de type élasto-plastique (l'élastohystérésis) et des conditions limites de contact. Aucune difficulté particulière n'a été rencontrée, montrant ainsi la flexibilité du modèle proposé. Les nombreux travaux récents concernant les éléments sans degré de liberté en rotation ont montré que ces derniers constituent une alternative intéressante aux éléments plaques et coques classiques. Cependant leur grande sensibilité à la régularité du maillage constituait une limitation importante. Les travaux présentés dans ce mémoire montrent que le modèle proposé est une réponse performante et fiable à cette difficulté.
Author: Mabrouk Ben Tahar
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Languages : fr
Pages : 272
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Book Description
Nous présentons la formulation de deux nouveaux éléments simples pour l'analyse des plaques et coques minces de formes arbitraires: un élément quadrilatéral de flexion de plaques minces à 12 D.L. Base sur l'introduction des hypothèses de Kirchhoff sous forme discrète et un élément triangulaire à 18 D.L. Pour les coques minces modélisées par facettes planes, la partie membrane étant représentée par l'élément CST et la partie flexion par un élément de même type que l'élément quadrilatéral. La formulation élastique est étendue à l'étude élasto-plastique en considérant un critère global faisant intervenir les efforts normaux et les moments de flexion. La méthode de contraintes initiales combinée à la méthode de raideur variable (Newton-Raphson) est adoptée pour le calcul élastoplastique de matériaux standards généralisés. Seuls les critères de mises et Tresca sont utilises. La grande variété d'exemples élastiques et élasto-plastiques montre l'efficacité de ces nouveaux éléments
Author: Eric Scacciatella
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 216
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Book Description
Dans le but de prédire le comportement anisotrope de la matière, lors d'une opération complexe de mise en forme, un modèle élastoplastique auto-cohérent est introduit dans un code de calcul de structures par élements finis. La méthodologie que nous proposons consiste à associer chaque point d'intégration de l'élément fini à un ensemble de grains monocristallins représentatif de la microstructure du matériau. Le comportement macroscopique à ces points particuliers se déduit alors à partir du comportement des grains grâce à des relations de transitions d'échelles. A l'échelle microscopique, la plasticité est décrite à partir du mécanisme du glissement cristallographique multiple et homogène. La méthode auto-cohérente permet de résoudre l'équation intégrale cinématique reliant le gradient de la vitesse locale aux conditions aux limites. La résolution de cette équation conduit à la relation de localisation et permet de déterminer l'évolution de la microstructure au cours de la déformation (orientations cristallographiques, contraintes internes...). La solution globale du problème mécanique non linéaire est obtenue par la méthode des éléments finis. La forme discrétisée du principe des puissances virtuelles est exprimée dans le repère matériel et dans un cadre de grandes transformations. On montre que les termes des matrices de rigidité élémentaires s'écrivent en fonction des variables microscopiques. Finalement, la faisabilité et les limites de cette démarche sont mises en évidence à travers des simulations simples sur un code de calculs par éléments finis bidimensionnels
Author: Michel Bernadou
Publisher: Elsevier Masson
ISBN:
Category : Elastic plates and shells
Languages : fr
Pages : 386
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Book Description
Author: André-Michel Etienne
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 207
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Book Description
Cette étude concerne la mise en place d'un programme de calcul par éléments finis dans le but de modéliser des assemblages de céramiques thermomécaniques avec des alliages métalliques. Plusieurs problèmes sont à considérer : tout d'abord, les contraintes générées par la fabrication de tels assemblages à haute température, par brasure ou autre; ensuite, les contraintes éventuelles de fonctionnement. Ces problèmes se posent dans le cas d'un échangeur thermique pour turbines à gaz. Pour traiter ces différents cas, il a été nécessaire de mettre en place des modèles non linéaires adaptés à la plasticité, et suffisamment puissants pour pouvoir tourner sur microordinateur. Une étude sur différents modèles de mécanique de la rupture a été entamée. Efin, un mailleur automatique intéractif a été concu pour faciliter les entrées de données.
Author: Gilles Eprinchard
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 288
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Book Description
Author: Mohamed Benblidia
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 202
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Book Description
Les modèles microstructuraux de plasticité cristalline ont été étudiés depuis les années 30 en écartant les difficultés liées à l'anisotropie de comportement. Les modélisations anisotropes ont fait depuis l'objet de nombreuses études théoriques, qui, en raison de la complexité du problème global, sont longtemps restées loin des champs d'applications possibles (simulations longues, difficiles et coûteuses). L'objectif de la présente thèse est la mise au point, après une confrontation détaillée des descriptions actuellement proposées, d'un code de calcul qui décrit le comportement élastoplastique local du monocristal a réseau c.f.c. A basse température et décrivant l'écrouissage jusqu'aux grandes déformations. Un grand intérêt est porté aux différents paramètres microstructuraux de l'écrouissage et à leurs contributions aux différents domaines de la déformation. Une version de la loi d'écrouissage anisotrope formulée, adaptée à une loi de comportement viscoplastique, a été finalement intégrée dans un code d'éléments finis. Les nombreuses simulations numériques effectuées avec ces deux variantes (élastoplastique et viscoplastique) de la loi d'écrouissage ont montre que l'on pouvait ainsi rendre compte de la plupart des caractéristiques de comportement expérimentalement observées pour les monocristaux c.f.c. Une représentation statistique globale des microstructures de dislocations pour ces types de modèles est proposée et discutée.
Author: David Arizmendi
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 350
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Book Description
Un code de calcul, basé sur la méthode des éléments finis, des grandes transformations élastoviscoplastiques de monocristaux à structure cubique centrée a été développé pour analyser et prédire l'hétérogénéité de la déformation de ces matériaux . L’élasticité anisotrope et les particularités des micro-mécanismes du glissement plastique de la structure (c.c.) Ont été pris en compte. La loi de comportement utilise une approche similaire à celle proposée par C. Teodosiu et al. pour la structure c.f.c.. Les variables internes de ce modèle sont les densités de dislocations. La loi d’écoulement est une loi viscoplastique du type loi puissance. L’écrouissage est décrit par une composante thermiquement activée caractéristique de la friction de réseau et par une composante qui représente l’écrouissage forêt. L'objectif de cette étude est : i) la proposition dans le cadre de la mécanique des milieux continus et de la plasticité cristalline d'une loi élastoviscoplastique adaptée aux monocristaux à structure c. c. ; ii) l'identification dans le cas du fer des paramètres du modèle, à partir d'essais expérimentaux recueillis dans la littérature ; iii) la validation de cette loi de comportement, par comparaison entre les données expérimentales obtenues a partir d'un essai de traction uniaxiale in situ à l’intérieur d'un microscope électronique à balayage (m.e.b.) d'un monocristal de fer et les résultats numériques obtenus par des simulations, utilisant le modèle proposé et identifié, par la méthode des éléments finis de ce même essai mécanique ; iv) l'application de ce modèle, en réalisant des simulations numériques d'essais de traction uniaxiale d’agrégats a petits nombres de grains pour analyser l'influence de la distribution spatiale des orientations sur le comportement global et local et l'influence des grains voisins sur le comportement d'un grain.
