Simulation et modélisation de milieux granulaire confinés PDF Download
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Author: Merline Flore Djouwe Meffeja
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 155
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Book Description
De par leurs applications industrielles et géophysiques, les écoulements de matériaux granulaires ont une place prépondérante dans notre environnement. Cette thèse a pour objet l'étude de ces écoulements par simulation numérique de type "éléments discrets" (où les grains sont traités de manière explicite) et de type "milieu continu" (où le matériau se comporte comme un milieu effectif obéissant à une rhéologie donnée). Nous avons tout d'abord étudié par la méthode "éléments discrets" des écoulements granulaires en silo. En modifiant les propriétés micromécaniques des grains (restitution et de frottement) nous avons montré qu'elles avaient une influence significative sur le débit de vidange. Une étude fine du comportement des grains a montré que cette influence incombait à une variation de compacité au niveau de l'orifice de sortie, les vitesses des grains étant très peu modifiées. Bien que les modélisations de type "éléments discrets" permettent d'accéder à toutes les propriétés individuelles des grains, elles ont un inconvénient majeur : le temps de calcul est très important ce qui proscrit la modélisation de situations géophysiques ou industrielles. Afin de pallier ce défaut, nous avons utilisé l'approche "milieu continu" en considérant que le milieu granulaire étudié obéissait à une rhéologie récemment proposée dans la littérature. Après avoir discuté son implémentation numérique, nous avons étudié de façon semi-analytique cette rhéologie pour des écoulements stationnaires et établis et cela dans deux configurations : une cellule de cisaillement et un chenal. Cela nous a permis de mettre en évidence les différences entre un milieu granulaire et un fluide newtonien.
Author: Merline Flore Djouwe Meffeja
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Category :
Languages : fr
Pages : 155
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Book Description
De par leurs applications industrielles et géophysiques, les écoulements de matériaux granulaires ont une place prépondérante dans notre environnement. Cette thèse a pour objet l'étude de ces écoulements par simulation numérique de type "éléments discrets" (où les grains sont traités de manière explicite) et de type "milieu continu" (où le matériau se comporte comme un milieu effectif obéissant à une rhéologie donnée). Nous avons tout d'abord étudié par la méthode "éléments discrets" des écoulements granulaires en silo. En modifiant les propriétés micromécaniques des grains (restitution et de frottement) nous avons montré qu'elles avaient une influence significative sur le débit de vidange. Une étude fine du comportement des grains a montré que cette influence incombait à une variation de compacité au niveau de l'orifice de sortie, les vitesses des grains étant très peu modifiées. Bien que les modélisations de type "éléments discrets" permettent d'accéder à toutes les propriétés individuelles des grains, elles ont un inconvénient majeur : le temps de calcul est très important ce qui proscrit la modélisation de situations géophysiques ou industrielles. Afin de pallier ce défaut, nous avons utilisé l'approche "milieu continu" en considérant que le milieu granulaire étudié obéissait à une rhéologie récemment proposée dans la littérature. Après avoir discuté son implémentation numérique, nous avons étudié de façon semi-analytique cette rhéologie pour des écoulements stationnaires et établis et cela dans deux configurations : une cellule de cisaillement et un chenal. Cela nous a permis de mettre en évidence les différences entre un milieu granulaire et un fluide newtonien.
Author: CAMBOU Bernard
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2746282267
Category :
Languages : fr
Pages : 418
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Book Description
Cet ouvrage est destiné aux étudiants, chercheurs et ingénieurs intéressés par les matériaux granulaires, sables, sols, amas de blocs, etc., constitués de grains élémentaires soumis à des interactions de contact, de frottement, de cohésion et autres interactions mécaniques. Des idées de base mais aussi des résultats de recherche récents sont présentés. Les comportements ordinaires et particuliers de ces matériaux tels qu’on peut les observer dans la pratique, dans des expériences de physique et en simulation numérique sont décrits. Une partie de l’ouvrage est consacrée à la modélisation et, en vue de faire un lien avec la mécanique des milieux continus, à la notion de tenseur et aux techniques d’homogénéisation. Une autre partie traite de la simulation numérique avec des modèles de grains rigides ou déformables et diverses méthodes explicites ou implicites. L’accent est mis sur leurs avantages et inconvénients et de nombreux exemples illustrent la manière dont les résultats des simulations numériques doivent être interprétés. Quelques résultats mathématiques viennent à l’appui de ces considérations.
Author: Daniela Blessent
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 362
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Author: Abdelwahab Ghaouti
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 236
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Book Description
L'objectif de la thèse est la simulation du comportement des matériaux granulaires à interactions à distance à l'aide du code de calcul TRUBAL développé par Peter Cundall. Ce logiciel qui est à la base de ces simulations numériques est tout d'abord décrit en rappelant le principe de la Méthode dite des Eléments Discrets (M.E.D.) et les différentes particularités de ce logiciel. Dans cette méthode, le mouvement des particules est décrit par la résolution des équations du mouvement et les forces de contact s'obtiennent par implication d'une loi de contact. L'approche théorique développée, à l'Ecole Centrale de Lyon, qui relie le comportement global d'un milieu granulaire à son comportement local est ensuite présentée: l'approche par homogénéisation statistique. Le premier milieu étudié est le milieu forme de bulles de savon pour lequel de nombreuses expériences menées au Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes a l'Ecole Centrale de Lyon ont servi de support. L'interaction entre les bulles de savon comporte un terme attractif à longue distance, qui a nécessité des modifications du logiciel, et un terme répulsif à courte distance. Les simulations homogènes effectuées ont montré que le comportement simulé est représentatif du comportement habituellement observé. L'effet de l'ensemble des forces d'attraction est décrit par un tenseur de contraintes de cohésion qui a été défini par homogénéisation. L'expression de celui ci est obtenue en utilisant une fonction de distribution radiale. L'utilisation de l'approche par homogénéisation a permis également de définir le comportement global du milieu à partir d'une loi locale élastique: les résultats numériques sont en bon accord avec la théorie. Deux essais non homogènes sur ce milieu ont montré la capacité de la M.E.D. à simuler des problèmes réels sur les interfaces: l'essai d'indentation d'une couche mince par un indenteur cristallin et l'essai d'usure au cours d'un cisaillement alterné (probleme du troisième corps). Le deuxième milieu étudié est le milieu granulaire en présence de forces capillaires. La modélisation de la force capillaire par la relation de Laplace-Young a permis de réaliser des simulations homogènes et non-homogènes sur ce type de milieu. Un essai triaxial non confiné montre l'influence de la présence d'eau sur le comportement du milieu. Par contre, sous un confinement important, cette influence est faible. Des essais non-homogènes concernent les écoulements bidimensionnels dans les silos, en présence ou non de cohésion capillaire, en fonction de la taille d'ouverture et de l'inclinaison du fond. La formation de voûtes est étudiée en particulier ainsi que la distribution des contraintes le long des parois. L'ensemble de ces résultats montre l'intérêt de la méthode des éléments discrets pour l'analyse fine du comportement des milieux granulaires à interaction à distance.
Author: Philippe Mestat
Publisher: Presses des Ponts
ISBN: 9782859783624
Category :
Languages : en
Pages : 1112
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Book Description
Author: Etienne Guyon
Publisher: MIT Press
ISBN: 026204370X
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 270
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Book Description
Explaining the science contained in a simple assembly of grains—the most abundant form of matter present on Earth. Granular media—composed of vast amounts of grains, consolidated or not—constitute the most abundant form of solid matter on Earth. Granular materials assemble in disordered configurations scientists often liken to a bag of marbles. Made of macroscopic particles rather than molecules, they defy the standard scheme of classification in terms of solid, liquid, and gas. Granular materials provide a model relevant to various domains of research, including engineering, physics, and biology. William Blake famously wished “To See a World in a Grain of Sand”; in this book, pioneering researchers in granular matter explain the science hidden behind simple grains, shedding light on collective behavior in disordered settings in general. The authors begin by describing the single grain with its different origins, shapes, and sizes, then examine grains in piled or stacked form. They explain the packing fraction of granular media, a crucial issue that bears on the properties displayed in practical applications; explore small-scale deformations in piles of disordered grains, with particular attention to friction; and present theories of various modes of disorder. Along the way, they discuss such concepts as force chains, arching effects, wet grains, sticky contacts, and inertial effects. Drawing on recent numerical simulations as well as classical concepts developed in physics and mechanics, the book offers an accessible introduction to a rapidly developing field.
Author: Jacques Duran
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1461204992
Category : Science
Languages : en
Pages : 227
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Book Description
This introductory text develops the fundamental physics of the behavior of granular materials. It covers the basic properties of flow, friction, and fluidization of uniform granular materials; discusses mixing and segregation of heterogeneous materials (the famous "brazil-nut problem"); and concludes with an introduction to numerical models. The presentation begins with simple experiments and uses their results to build concepts and theorems about materials whose behavior is often quite counter-intuitive; presenting in a unified way the background needed to understand current work in the field. Developed for students at the University of Paris, the text will be suitable for advanced undergraduates and beginning graduates; while also being of interest to researchers and engineers just entering the field.
Author: James Johnston Stoker
Publisher: Courier Dover Publications
ISBN: 0486839923
Category : Science
Languages : en
Pages : 593
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Book Description
First published in 1957, this is a classic monograph in the area of applied mathematics. It offers a connected account of the mathematical theory of wave motion in a liquid with a free surface and subjected to gravitational and other forces, together with applications to a wide variety of concrete physical problems. A never-surpassed text, it remains of permanent value to a wide range of scientists and engineers concerned with problems in fluid mechanics. The four-part treatment begins with a presentation of the derivation of the basic hydrodynamic theory for non-viscous incompressible fluids and a description of the two principal approximate theories that form the basis for the rest of the book. The second section centers on the approximate theory that results from small-amplitude wave motions. A consideration of problems involving waves in shallow water follows, and the text concludes with a selection of problems solved in terms of the exact theory. Despite the diversity of its topics, this text offers a unified, readable, and largely self-contained treatment.
Author: Alexander Puzrin
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3642273955
Category : Science
Languages : en
Pages : 307
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Book Description
The purpose of this book is to bridge the gap between the traditional Geomechanics and Numerical Geotechnical Modelling with applications in science and practice. Geomechanics is rarely taught within the rigorous context of Continuum Mechanics and Thermodynamics, while when it comes to Numerical Modelling, commercially available finite elements or finite differences software utilize constitutive relationships within the rigorous framework. As a result, young scientists and engineers have to learn the challenging subject of constitutive modelling from a program manual and often end up with using unrealistic models which violate the Laws of Thermodynamics. The book is introductory, by no means does it claim any completeness and state of the art in such a dynamically developing field as numerical and constitutive modelling of soils. The author gives basic understanding of conventional continuum mechanics approaches to constitutive modelling, which can serve as a foundation for exploring more advanced theories. A considerable effort has been invested here into the clarity and brevity of the presentation. A special feature of this book is in exploring thermomechanical consistency of all presented constitutive models in a simple and systematic manner.
Author: Bernard Cambou
Publisher: Springer
ISBN: 370912526X
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 403
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Book Description
This book presents a complete and comprehensive analysis of the behaviour of granular materials including the description of experimental results, the different ways to define the global behaviour from local phenomena at the particle scale, the various modellings which can be used for a D.E.M. analysis to solve practical problems and finally the analysis of strain localisation. The concepts developed in this book are applicable to many kinds of granular materials considered in civil, mechanical or chemical engineering.
