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2001

• Formulation and well-posedness of the dynamics of rigid-body systems with perfect unilateral constraints
  
  • Ballard Patrick
  Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Royal Society, The, 2001, 359 (1789), pp.2327-2346. The classical theory of rigid-body systems dynamics with perfect bilateral constraints is extended in order to take perfect unilateral constraints into account. A systematic formulation of the dynamics is derived and the most general admissible form of the impact-constitutive equation is obtained. Well-posedness of the evolution problem is proved under the assumption that the data are analytic. (10.1098/rsta.2001.0854)
  DOI : 10.1098/rsta.2001.0854
• Nouveaux outils pour la conception fiable des structures
  
  • Karaouni Habib
  , 2001. La fiabilité des structures est une préoccupation majeure pour beaucoup de constructeurs. Plusieurs modes de défaillances peuvent entraîner la ruine partielle ou totale d'une structure. Le mode de ruine par fatigue est très important, en particulier dans les assemblages soudés qui sont repérés par les experts comme les sites privilégiés critiques. Les chargements de service, en général à plusieurs paramètres de chargement et à amplitudes variables, sont tels qu'ils n'entraînent pas la ruine par déformation excessive mais peuvent provoquer le processus de fatigue par leur caractère répété. Depuis ces quelques cinquantaines dernières années, de nombreuses approches ont été proposées. Dans les analyses à la fatigue : <ol> <li>il est nécessaire de prendre en compte les incertitudes sur la géométrie, les propriétés mécaniques, les chargements,</li> <li>l'état initial réel est souvent inconnu,</li> <li>et aussi, il est très difficile d'avoir une représentation mathématique fiable du comportement complexe des matériaux et même de contrôler les erreurs des simulations numériques ou des essais.</li> </ol> Pour réduire ces difficultés nous avons bâti une nouvelle approche pour l'analyse à la fatigue et à la fiabilité des structures. Nous ramenons systématiquement l'analyse globale de la structure à une analyse locale sur une fenêtre 2D de taille donnée avec un chargement cyclique radial caractéristique et un nombre de cycles.</br></br> Notre approche est fondée sur la Conception Optimisée Intelligente des Matériaux et des Structures de J. Zarka et al. Une éprouvette lisse comme toute autre structure complexe, constituée de plusieurs matériaux et soumise à tout type de chargement, sont analysées de la même façon grâce à une seule DESCRIPTION évoluée intelligente donnée.</br></br> Dans le temps limité de la thèse, nous n'avons considéré que les chargements à amplitudes variables à plusieurs paramètres. Les incertitudes sur la géométrie, les matériaux et l'état initial ont été ignorées. Mais il serait facile, dans un deuxième temps, de les prendre en compte via des simulations de type Monte Carlo, grâce à l'intégration des règles de conception à la fatigue que nous avons construites et qui sont immédiates à vérifier même quand plusieurs milliers d'analyses sont requises. Les analyses simplifiées des structures inélastiques et des règles simplifiées de critère de fatigue et de cumul de dommage sont employées mais les résultats sont couplés avec ceux issus des retours d'expérience sur des structures réelles par les techniques d'apprentissage automatique et d'optimisation génétique.</br></br> Pour atteindre notre description intelligente, il nous a fallu : <ol> <li>Établir une règle d'équivalence entre 2 chargements vis à vis du dommage en fatigue. Celle-ci nous permet ensuite de nous ramener systématiquement à un chargement cyclique radial dans une direction particulière équivalent de centre et d'amplitude donnés et à un nombre de cycles défini.</li> <li>Trouver la description convenable de l'analyse à la fatigue et à la fiabilité des structures qui assure la fusion de tous les cas.</li> </ol> <h5>Quantification d'un chargement vis à vis du dommage</h5> Comme, nous ne nous intéressons qu'à la fatigue à grand nombre de cycles, cela implique qu'à l'échelle macroscopique, la structure doit atteindre systématiquement un état limite adapté. Face aux nombreuses difficultés présentes dans les théories existantes (méthode d'extraction et de comptage de cycles, facteur d'endommagement, règles de cumul ... ), nous avons choisi une représentation qui a une signification plus physique et qui est très facile à mettre en œuvre à l'échelle locale du matériau comme à l'échelle globale de la structure.</br></br> L'idée principale est de trouver, en terme de " dommage " (qui reste toujours inconnu) induit au niveau du matériau puis au niveau de la structure, une description ou "mesure" discriminatoire du chargement réel complexe d'amplitudes variables. Cela se fait essentiellement par l'introduction d'une règle d'équivalence entre deux chargements puis par la définition d'un chargement équivalent simple susceptible de représenter le chargement réel.</br></br> <h5>Nouvelle approche pour l'analyse à la fatigue/fiabilité des structures</h5> Chaque cas/problème de fatigue comporte des différences au niveau de la géométrie de la structure, de ses nombreux matériaux en présence, de son état initial, et de son chargement et a une description primitive spécifique. Cette représentation impérative, passive doit être transformée en une représentation active dite intelligente qui est la même pour tous les cas. Nous effectuons une analyse multi-niveaux de la structure générale: <ol> <li>le premier niveau est celui de la structure. Une analyse élastique est en général conduite en considérant les nombreux chargements, une schématisation éventuelle en plaques et poutres ainsi qu'un maillage grossier. Une analyse simplifiée du type Zarka-Casier (ZAC) peut être aussi effectuée.</li> <li>le deuxième niveau est celui d'une sous-structure 3D que l'on aura relevée comme critique. Un maillage plus fin et une modélisation plus correcte des détails soudés et des discontinuités géométriques présents dans ce domaine peuvent être effectués. Le chargement cyclique radial équivalent est alors défini.</li> <li>le troisième niveau correspond à celui d'un détail élémentaire 2D qui est une coupe plane du deuxième niveau, avec éventuellement un maillage encore plus fin et une représentation plus fine des efforts.</li> <li> enfin, nous considérons sur ce détail 2D, une fenêtre 2D caractéristique virtuelle mobile. Cette fenêtre joue le rôle d'un filtre (sa taille est telle que les quantités qui sont utiles deviennent relativement peu sensibles aux erreurs associées à la taille et à la distribution des éléments) et doit tenir compte de plus, que le dommage doit concerner un certain volume caractéristique ; la description du matériau, de certains champs (contrainte, gradient de contrainte, critère de fatigue .. ), dans cette fenêtre conduit à la description intelligente qui est applicable et unique sur toute structure complexe.</li> </ol> Notre description de chaque cas comporte 92 descripteurs d'entrée et deux conclusions (rupture/non rupture puis dans le cas rupture, nombre de cycles/blocs y conduisant). Ces descripteurs d'entrée ne sont pas des quantités locales en un point mais des quantités sur la fenêtre (non-locales).</br></br> <h5>Génération automatique des règles pour la fatigue</h5> Nous construisons les règles de conception à la fatigue à partir d'une base de données d'exemples expérimentaux fiables, bien réalisés et bien documentés qui ont des conclusions connues. Nous avons utilisé dans la thèse une base d'exemples qui provient d'une série d'essais effectués (par l'Université d'Illinois) sur un détail de soudure (détail 20) que nous avons défini comme une structure générale. Nous avons mis en œuvre plusieurs procédures afin de calculer les descripteurs intelligents de chaque cas. L'utilisation de générateurs de systèmes experts par apprentissage automatique, comme ceux développés par le LMS-X (SEA) ou par la société Wards systems (NEUROSHELL) nous a donné le réseau de règles à employer pour toute nouvelle analyse à la fatigue.
• Second-order estimates for the effective behaviour of viscoplastic polycrystalline materials
  
  • Bornert Michel
  • Masson Renaud
  • Ponte Castañeda Pedro
  • Zaoui André
  Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Elsevier, 2001, 49 (11), pp.2737-2764. This paper is concerned with the application of the "second-order" nonlinear homogenization procedure (Ponte Castañeda, J. Mech. Phys. Solids 44 (6) (1996) 827) to generate estimates of the self-consistent type for the effective behaviour of fcc and hcp viscoplastic polycrystals. The method has the distinctive property that it leads to estimates that are exact to second-order in the heterogeneity contrast, and which are expected to be more accurate, particularly when compared to rigorous bounds, than those resulting from earlier homogenisation schemes such as the Hill "incremental" method or its "total" formulation (Hutchinson) for pure power-law viscous materials. Special attention is paid to large grain anisotropy leading to correspondingly large heterogeneity contrast, and to highly nonlinear behaviour. Comparisons are also carried out with estimates derived from other more recent homogenisation schemes such as the "tangent" and "afine" methods. The results, illustrated for zirconium-and ice-type polycrystals, show that the second-order procedure offers the potential for significantly improved results, at least relative to the Hill incremental formulation. (10.1016/S0022-5096(01)00077-1)
  DOI : 10.1016/S0022-5096(01)00077-1
• Surface d'écoulement macroscopique des milieux poreux : Modification du critère de Gurson par une approche micromécanique
  
  • Bilger Nicolas
  • Bornert Michel
  • Auslender François
  • Zaoui André
  • Masson Renaud
  , 2001. Les techniques d'homogénéisation développées ces dix dernières années permettent d'établir, par une approche entièrement micromécanique, une borne pour la surface d'écoulement plastique d'un matériau poreux à matrice rigide plastique. Celle-ci est obtenue grâce à la construction d'un composite linéaire de comparaison à l'aide de motifs morphologiques représentatifs. L'application d'une telle démarche à un assemblage de Hashin conduit à une borne pour la fonction seuil de plasticité macroscopique. Nous montrons également l'influence de l'hétérogénéité des porosités locales sur la réponse macroscopique du matériau par une approche autocohérente.
• Tightness Tests in Salt-Cavern Wells
  
  • Bérest Pierre
  • Brouard Benoit
  • Durup Gérard
  Oil & Gas Science and Technology - Revue d'IFP Energies nouvelles, Institut Français du Pétrole (IFP), 2001, 56 (5), pp.451-469. Thousands of caverns have been leached out from salt formations. They are used for storing a variety of fluid products ranging from compressed air and hydrogen to LPG, natural gas and crude oil, which requires that the caverns be tight. The main factors in the onset of well leakage and its prevention are discussed: fluid pressure distribution, geological environment, cementing workmanship and well architecture. The Mont Belvieu accident is described to illustrate the importance of periodic cavern testing. Test methods are discussed; apparent, corrected and actual leaks are distinguished. Factors contributing to apparent leaks are described, as are two actual in situ tests that use fuel oil and nitrogen as test fluids. It is proven that a thorough test analysis allows good estimations of actual leaks. (10.2516/ogst:2001037)
  DOI : 10.2516/ogst:2001037
• Propagation d'ondes dans les milieux granulaires
  
  • Luong Minh-Phong
  , 2001, pp.213-243.
• The effect of small concentrations of sulfur on the plasticity of zirconium alloys at intermediate temperatures
  
  • Ferrer Franck
  • Barbu Alain
  • Bretheau Thierry
  • Crépin Jérôme
  • Willaime François
  • Charquet Daniel
  , 2002 (STP11420S), pp.863-887. The effect of the addition of some ten ppm sulfur to α-zirconium and Zr-l%Nb-0.13%O alloy is investigated. A strong hardening effect is demonstrated. The hardening effect appears at about 100°C and is maximal around 400°C. Based on creep and constant strain-rate tests, and scanning electron microscopy and transmission electron microscopy observations, it is concluded that sulfur modifies the deformation kinetics, with no change in the deformation mechanisms. The sulfur effect is viscous-like. The screening of all the potential controlling mechanisms allows us to postulate a sulfur segregation involving modifications of the dislocation core structure and then of the dislocation mobility. Ab initio simulations are consistent with this hypothesis. (10.1520/STP11420S)
  DOI : 10.1520/STP11420S
• Etude de systèmes avec surfaces de discontinuités mobiles sous chargement thermomécanique
  
  • Peigney Michaël
  • Stolz C.
  , 2001. No abstract provided
• Effet de la fréquence et de l'environnement sur la propagation des fissures de fatigue en mode II dans un acier maraging
  
  • Doquet V.
  , 2001. No abstract provided
• Application du principe du maximum de vraisemblance à la séparation des ondes dans les barres
  
  • Othman Ramzi
  • Bussac Marie-Noëlle
  • Collet Pierre
  • Gary Gérard
  , 2001.
• Study of the creep behavior of a possible host clayey rock
  
  • Gasc-Barbier M.
  • Chanchole S.
  • Lecampion B.
  • Bérest P.
  • Hoteit N.
  , 2001. No abstract provided
• Fatigue Analysis during One-parametered Loadings
  
  • Zarka Joseph
  • Karaouni Habib
  , 2001.
• Un outil de la mécanique des matériaux : la micro-extensométrie
  
  • Bretheau Thierry
  • Crépin Jérôme
  • Doumalin Pascal
  • Bornert Michel
  , 2001.
• Action d'une conduite circulaire sur un sol cohérent
  
  • Salençon Jean
  , 2001, 2001-08-31, pp.1311-1314. On s'intéresse à la détermination théorique de la capacité portante d'un sol homogène, isotrope, purement cohérent sur lequel repose une conduite circulaire. Les deux conditions extrêmes de contact à l'interface entre la conduite et le sol (interface lisse sans résistance à la traction et interface totalement adhérente) sont envisagées ce qui permet d'encadrer la solution du problème réel. On a appliqué les méthodes d'approche par l'intérieur statique et d'approche par l'extérieur cinématique de la théorie du calcul à la rupture pour une analyse paramétrique en fonction de la profondeur d'enfoncement de la conduite. Les évaluations par défaut et par excès ainsi obtenues montrent que l'effet de la gravité est purement additif, égal à la simple «poussée d'Archimède» exercée par le sol et améliorent, dans le cas de l'interface lisse, les résultats antérieurs de Mur1l: Wagner & Randolph.
• On the behaviour characterisation of polymeric foams over a large range of strain rates
  
  • Zhao Han
  • Gary Gérard
  , 2001, pp.23-28. The testing and modelling of the mechanical behaviour of some polymeric foams involved in the automotive industry are presented. A variety of current experimental arrangements over a large range of strain rates have been reviewed. Recent improvements of a particularly useful technique for impact loading–the split Hopkinson bar–are presented. A phenomenological model is developed to describe experimental data. Difficulties for 3-dimensional testing and modelling are also discussed.
• Techniques of Infrared Thermography
  
  • Luong M. P.
  , 2001, pp.342-357.
• Applying the virtual fields method to determine the through-thickness moduli of thick composites with a nonlinear shear response
  
  • Grédiac Michel
  • Auslender François
  • Pierron Fabrice
  Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Elsevier, 2001, 32, pp.1713-1725. This paper presents a method allowing the simultaneous identification of parameters governing an orthotropic law with a nonlinear shear response. Such laws appear for instance through the thickness of thick laminated composites. The tested specimen is subjected to boundary conditions similar to those of a Iosipescu setup. The strain field in the central area is processed with the so-called virtual fields method, which is an application of the principle of virtual work with particular virtual fields. The method is simulated with data obtained from finite element calculations. (10.1016/S1359-835X(01)00029-X)
  DOI : 10.1016/S1359-835X(01)00029-X
• Strain localization in two-phase materials and polycrystals: Quantitative experimental investigations and modeling attempts
  
  • Bornert Michel
  • Doumalin Pascal
  • Crépin Jérôme
  • Soppa Ewa
  , 2001.
• Calcul tensoriel et élasticité
  
  • Bornert Michel
  • Suquet Pierre
  , 2001, pp.171-202.
• Infrastructure and Conservation Applications of Infrared and Thermal Testing
  
  • Luong Minh-Phong
  , 2001, 3, pp.613-655.
• Handbook of Continuum Mechanics
  
  • Salençon Jean
  , 2001. The scale that concerns the practitioner in mechanics is usually qualified as macroscopic. Indeed, applications are rarely much below the human scale, and in order to be relevant models must be constructed on a similar scale, several orders of magnitude greater than the objects that are normally attributed to the physicist's sphere of interest. The mechanicist is therefore aware of the limits of these models, no matter how elegant their mathematical formulation may be, when the time comes far experimental validation. The mechanicist has a deep concern for the microscopic phenomena at the heart of what is being modelled, exposed by the physicist's research, which can today explain a wide range of material behaviour. The aim of this book is to present the general ideas behind continuum mechanics, thermoelasticity and one-dimensional media. Our approach to constructing mechanical models and modelling forces is based upon the principle oi virtual work. There are several advantages to this method. To begin with, it clearly emphasises the key role played by geometrical modelling, leading to mechanically consistent presentations in a systematic way. In addition, by requiring rigorous thought and clear formulation of hypotheses, it identifies the inductive steps and emphasises the need for validation, despite its axiomatic appearance. Moreover, once mastered, it will serve as a productive tool in the reader's later research career. This duality is used in the chapter devoted to variational methods for the solution of thermoelastic problems. (10.1007/978-3-642-56542-7)
  DOI : 10.1007/978-3-642-56542-7
• An example of stick-slip waves
  
  • Moirot Franck
  • Nguyen Quoc-Son
  , 2001, pp.109-116. An analytical solution representing a family of stick–slip waves is obtained in a simple example modelling the dynamic behaviour of an elastic cylindrical tube in contact with Coulomb's friction with a rigid and rotating cylinder. This family of waves, representing the non-trivial periodic responses of a continuous system of one space variable, is not classical in the literature. (10.1007/978-94-017-1154-8_12)
  DOI : 10.1007/978-94-017-1154-8_12
• Une méthode de calcul de structures soumises à des chargements mobiles
  
  • Nguyen-Tajan Thi Mac-Lan
  • Maitournam Habibou
  • Thomas Jean-Jacques
  , 2001, 11 (2-4), pp.351-358. Le travail présenté dans cet article s'inscrit dans une étude globale de la tenue en service d'un disque de frein automobile. Celui-ci subit des chargements thermomécaniques responsables de divers types d'endommagement : faïençage, fissures radiales sur les pistes de frottement, rupture du bol. La prédiction numérique de ces avaries exige d'abord la mise au point de méthodes numériques adaptées aux problèmes de structures soumises à des chargements thermomécaniques mobiles. Celles-ci consistent en des algorithmes eulériens qui sont présentés et décrits. (10.3166/reef.11.247-261)
  DOI : 10.3166/reef.11.247-261
• Grammar-guided genetic programming and dimensional consistency: application to non-parametric identification in mechanics
  
  • Ratle Alain
  • Sebag Michèle
  Applied Soft Computing, Elsevier, 2001, 1 (1), pp.105-118. Although genetic programming has often successfully been applied to non-parametric modeling, it is frequently impaired by the huge size of the search space explored. Domain knowledge is a powerful way to trim out the size of the space, by restricting the search to a priori relevant models. A most natural domain knowledge in scientific modeling is known as dimensional analysis, stipulating that the models must be consistent with regards to the variable measurement units. In this paper, it is shown that dimensional analysis can automatically be expressed as a context free grammar. Dimensionally-aware GP is thus achieved by employing the dimensional grammar within the grammar-guided GP framework first investigated by Gruau [On using syntactic constraints with genetic programming, in: P. Angeline, K.E. Kinnear Jr. (Eds.), Advances in Genetic Programming II, MIT Press, Cambridge, MA, 1996, pp. 377–394.]. However, grammar-guided genetic programming encounters severe difficulties when it involves a complex grammar, which might explain why this approach has not been widely used so far. The drawback is blamed on the initialization step, which hardly constructs a sufficiently diversified initial population, thus hindering the success of evolution. This limitation is addressed by a new CFG compliant initialization procedure. The approach is validated on two problems related to the identification of mechanical properties of materials. (10.1016/S1568-4946(01)00009-6)
  DOI : 10.1016/S1568-4946(01)00009-6
• Cinétique de fissuration de revêtements sur un substrat ductile : application à des dépôts de tungstène PVD déposés sur un acier
  
  • Ganne T.
  • Crépin Jérôme
  • Zaoui A.
  • Serror S.
  , 2001. No abstract provided