Publications

2002

• Caractérisation Biomécanique et Modélisation 3D par Imagerie X et IRM haute résolution de l'os spongieux humain : Evaluation du risque fracturaire
  
  • Follet Hélène
  , 2002. Dans le cadre de la prévention des pathologies osseuses, l'étude présentée a pour but de tester une nouvelle méthodologie d'évaluation du risque fracturaire de l'os spongieux de calcanéum humain. En s'appuyant i) sur des données cliniques (de densité minérale osseuse, de microstructure, DXA, Scanner X, Histomorphométrie) et ii) sur des techniques d'imagerie haute définition (IRM à 78 µm et tomographie à 10 µm), l'objectif est d'estimer les propriétés mécaniques de l'os spongieux (Module d'Young et contrainte maximale de compression). Deux types d'essais mécaniques ont été mis en œuvre : essais de compression sur échantillons cubiques d'os spongieux, essai de micro-flexion sur trabécules osseuses. Différents modèles par éléments finis (MEF) de ces essais ont été construits et permettent de déterminer les propriétés mécaniques du tissu trabéculaire. Le risque fracturaire pourrait être évalué par quantification de la charge de ruine et du degré de déformation de ce tissu. Les résultats de cette méthodologie sont alors confrontés aux méthodes classiques d'évaluation clinique du risque fracturaire.
• Développement et mise en oeuvre de méthodes optiques pour la mesure de relief et de champ de déformations en vue de la modélisation d'organes biologiques
  
  • Brèque Cyril
  , 2002. Cette étude porte sur l'application des techniques de mesure optiques pour la caractérisation mécanique des organes biologiques. Deux voies ont été explorées : la réalisation de maillages en éléments finis et la mesure de déformations planes. Les maillages en éléments finis peuvent être réalisés à partir du relief des organes. Nous avons alors développé une technique de projection de réseaux de traits. Afin d'améliorer l'exactitude, l'analyse des réseaux s'effectue par des techniques de décalages de phases. Une procédure de calibrage du montage a été spécialement développée. La mesure des déformations sur de la peau a été effectuée par une extension de la technique de suivi de marqueurs. Afin de voir l'ensemble des phénomènes mécaniques qui régissent ce tissu, nous avons réalisé des essais de traction simple, de relaxation, de traction à accélération constante et de traction biaxiale. Le caractère viscoplastique de la peau et l'orthotropie de sa structure ont été ainsi mis en évidence.
• Tomographie aux rayons X de l'écoulement des matériaux granulaires ensilés
  
  • Luong Minh-Phong
  , 2002. Cette communication propose l’utilisation de la tomographie aux rayons X pour mettre en évidence l'intérêt d’un indicateur de l'effet de voûte, appelé indice de coulabilité des matériaux granulaires, facilement obtenu à partir des essais triaxiaux conventionnels bien connus en mécanique des sols. En extension, cette analyse permet d’interpréter correctement le bouchonnage des pieux tubulaires à fond ouvert observé en géotechnique pétrolière.
• Dynamique optimale de systèmes articulés à cinématique fermée. Application à la synthèse d'allures de marche optimales
  
  • Chessé Stéphane
  , 2002. Ce mémoire est centré sur l'optimisation dynamique de mouvements de systèmes articulés plans travaillant en boucle fermée. L'application visée est l'optimisation de pas de marche de robots bipèdes. La première partie est consacrée au développement de modèles dynamiques de systèmes bouclés adaptés au problème de l'optimisation lorsqu'on fait appel au principe du maximum de Pontryagin. Le problème d'optimisation est traité dans la deuxième partie. La démarche utilisée consiste à ouvrir la chaîne au niveau d'une liaison bien choisie et à traiter les efforts de liaison comme des efforts de commande complémentaires. La condition de fermeture de la chaîne est alors considérée comme une contrainte du problème d'optimisation et est traitée par une méthode de pénalité. Le troisième chapitre contient des simulations numériques relatives à des mécanismes plans suractionnés de type robots parallèles. Les principaux résultats concernent l'optimisation de pas de marche de bipèdes plans à pattes bisegmentaires et trisegmentaires.
• Sur l'identification des paramètres des lois de comportement des roches argileuses.
  
  • Lecampion Brice
  , 2002. Ce travail a pour but de mettre au point des méthodes d'identification des paramètres constitutifs des roches argileuses. Dans le cadre du projet de laboratoire de recherche souterrain de l'ANDRA, il est nécessaire de développer ce type de méthodes en vue de l'interprétation des nombreuses mesures qui seront pratiquées sur site. On s'est focalisé sur deux aspects rhéologiques majeurs du comportement de ce type de roche: le comportement poroélastique d'une part et le comportement élasto-viscoplastique d'autre part. La première partie se focalise sur l'identification des paramètresporoélastiques. Le chapitre 2 rappelle le problème direct et discute un certain nombre de points importants concernant le problème inverse d'identification. Le troisième chapitre est dédié à la formulation des techniques de calcul de gradient pour le cas poroélastique linéaire. La résolution numérique par éléments finis est discutée. Les méthodes de Différentiation directe et de l'état adjoint sont validées sur un exemple numérique bidimensionnel à l'aide du code de calcul par éléments finis Cast3M. Uidentificationdes coefficients poroélastiques des roches argileuses de Meuse Haute-Marne à partir d'essais de laboratoire est discutée en détail dans le chapitre 4. L'utilisation de solutions semi-explicites approchées des problèmes directs permet d'obtenir une méthode d'identification rapide. La deuxième partie du mémoire porte sur l'identification des paramètres élasto-viscoplastiques. Les traits ducomportementviscoplastiques des roches argileuses de Meuse Haute-Marne sont discutés dans le chapitre 5 sur la base des résultats expérimentaux. La modélisation de ce comportement est envisagée. On propose notamment un modèle viscoplastique avececrouissage isotrope non linéaire permettant de reproduire les essais. Les paramètres de cette loi de comportement sont identifiés sur un essai de fluage unîdîmensionnelen conditions drainées. Les déformations différées proviennent alors du comportement poroélastique et viscoplastique de la roche. On montre qu'il est possible de séparer ces deux phénomènes. Tous les paramètres poro-elastoviscoplastiques sont identifiés,une solution semi-explicite de l'essai de fluage est utilisée. Le chapitre 6 présente une méthode d'identification des paramètres élasto-viscoplastiques dans le cas général. Comme déjà présenté au cours du présent chapitre, l'identification se ramène à la minimisation d'une fonctionnelle coût. Le gradient de la fonctionnelle est calculé par Différentiation Directe. La méthode de Différentiation directe est développée dans Cast3M pour la loi élasto-visco-plastique de Norton-Hoff. L'identification des paramètres de cette loi sur des configurations unidimensionelleset bidimensionnelles d'ouvrages souterrains revêtus ou non est ensuite présentée. Les mesures sont simulées par un premier calcul direct puis éventuellement perturbées. L'unicité et la stabilité de ce problèmed'identification sont discutées. La méthode est ensuite appliquée dans le chapitre 7 à un cas réel : le tunnel de la Chamoise. Des modélisations unidimensionnelles et bidimensionnelles en déformation plane sont utilisées pour résoudre le problème direct. Les hypothèses de modélisation sont justifiées. Les paramètres obtenus permettent de reproduire convenablement les données. L'étude de ce cas réel permet également d'émettre un certain nombre de recommandations sur les dispositifs de mesure in situ en vue de l'identification des paramètres des lois de comportement.
• Identification of poroelastic constants of deep argillaceous rocks. II: Inverse analysis
  
  • Lecampion Brice
  • Constantinescu Andrei
  , 2002 (1), pp.245-250. This paper discusses the identification of poroelastic constants from drained isotropic confinement and pulse test. Closed form solutions of the direct problem are obtained for a very thin specimen. The validity of these solutions for a realistic aspect ratio of the core is assessed by a comparison with a finite element model. The identification problem is solved by minimizing a least square functional using an explicit gradient and a Levenberg-Marquardt algorithm. Uniqueness of this inverse problem as well as the effect of noise on input data are fully discussed. The identification procedure is then applied to measurements performed on a deep argillaceous rock (argillite of Meuse Haute-Marne). (10.1201/9781003078807-37)
  DOI : 10.1201/9781003078807-37
• Application of the likelihood method to the analysis of waves in elastic and viscoelastic rods
  
  • Othman Ramzi
  • Gary Gérard
  • Bussac Marie-Noëlle
  • Collet Pierre
  , 2002. In this paper, we are interested in separating waves in elastic and viscoelastic rods propagating in opposite direction. N strain and P velocity measurements are taken into account. This application of the likelihood method gives a solution in the frequency domain. Using the inverse Fourier transform, one can recover the strain, stress, displacement and velocity at any section of the rod. In experimental conditions, the results are stable against noise when N+P>2 and NP ≠ 0. (10.1142/9789812704405_0035)
  DOI : 10.1142/9789812704405_0035
• Analyse des ondes dans les barres élastiques et viscoélastiques par la méthode du maximum de vraisemblance
  
  • Othman Ramzi
  • Blanc Robert
  • Bussac Marie-Noëlle
  • Collet Pierre
  • Gary Gérard
  , 2002.
• Dispersion identification using the Fourier analysis of resonances in elastic and viscoelastic rods
  
  • Othman Ramzi
  • Gary Gérard
  • Blanc Robert H
  • Bussac Marie-Noëlle
  • Collet Pierre
  , 2003, pp.229-235. A new method for identifying the dispersion relation in elastic and viscoelastic rods is presented. It relies on the multiple resonance of a strain measurement. The wave velocity is related to the resonance position whereas the damping is related to the resonance bandwidth. Applied to an aluminum bar, the method provides wave dispersion for frequencies up to 60 kHz. (10.1142/9789812704405_0034)
  DOI : 10.1142/9789812704405_0034
• Détermination de la dispersion à partir de l'analyse de Fourier des résonances dans les barres élastiques et viscoélastiques
  
  • Ohtman Ramzi
  • Blanc Robert
  • Bussac Marie-Noëlle
  • Gary Gérard
  • Collet Pierre
  , 2002.
• Determination of the electronic density in a medium by an inverse method based on double-Compton scattering in transmission imaging
  
  • Truong Tuong Trong
  • Nguyen Maï K.
  • Bui Huy Duong
  • Daveau Christian
  , 2002, pp.405-412. We propose a new method for reconstructing defects in bulk materials, via the recovery of the electronic volume density ne in the material, using doubly Compton-scattered gamma photons in transmission imaging modality. We establish an integral relationship between the photon flux density after a double scattering and the product of electronic densities at two different sites. This photon flux density at different scattering angles can be measured by an energy-position detector in a fixed configuration. Thus the reconstruction of ne can be formulated as an inverse problem of the integral relation, which is bilinear in the electronic densities. This theoretical result opens the way for a new imaging principle, which exploits scattered radiation rather than discarding it as in most existing imaging procedures. In this new procedure, the motion of the detector is no longer necessary as it is the case of conventional tomography.
• Mode II fatigue crack growth in a maraging steel. Frequency and environment effects
  
  • Doquet Véronique
  Revue de Métallurgie, EDP Sciences, 2002, 99 (5), pp.441 - 448. (10.1051/metal:2002163)
  DOI : 10.1051/metal:2002163
• LOSAC: a first salt cavern abandonment software
  
  • Brouard Benoit
  • Berest Pierre
  • Durup Gérard
  , 2002, pp.29-48. Over recent years, considerable research effort, especially by the SMRI, has been invested on the subject of the long-term abandonment of salt caverns. At this point in time, the industry has still not clearly identified a universally accepted concept or approach to this major problem. One seemingly promising trend already identified is to consider the evolution of a saturated brine filled salt cavern with respect to the system’s thermal (brine expansion), geomechanical (cavern closure by creep) and hydraulic (brine micro-permeation in the salt massif) characteristics. Gaz de France has applied such a concept in the development of a computer programme named LOSAC intended to evaluate the long-term evolution of its salt caverns in different abandonment scenarios. LOSAC is financed by Gaz de France and developed with Brouard Consulting and LMS/Ecole polytechnique (France). This presentation proposes a short demonstration of the software with the aim of illustrating a practical application of this specific cavern abandonment concept in a very user-friendly computer program.
• Tightness tests in salt-cavern wells
  
  • Bérest Pierre
  • Brouard Benoit
  • Durup Gérard
  , 2002, 56 (5), pp.1-27. 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
• Structures sous chargements mobiles : aspects mécaniques et fatigue
  
  • Maitournam Habibou
  , 2002. Si la compréhension et la prévision théorique des diverses dégradations affectant la tenue des structures mécaniques en contact constituent des préoccupations majeures de l'industrie et de la recherche, il n'en reste pas moins que, malgré l'importance des travaux effectués, des verrous demeurent sur la voie qui mène à ces objectifs. Qu'il s'agisse de la fissuration sous ses divers aspects ou de l'usure sous toutes ses formes, douces ou sévères, contre lesquels il est important de se prémunir, un des enjeux est toujours l'établissement de modèles fiables de prédiction. Or dans la plupart des cas, cette fiabilité ne pourrait être obtenue que par l'utilisation d'une démarche globale prenant en compte la genèse depièces et leur comportement en service. Et c'est là que résident les obstacles ; il s'agit en somme de retrouver toute l'histoire thermomécanique des pièces par la modélisation de leur procédé de fabrication (générateurs des contraintes résiduelles), le suivi de l'évolution de leur état thermomécanique sous les sollicitations variables de service, et d'appliquer les critères d'apparition et de cumul des dommages. Ainsi, lorsqu'on considère les problèmes des endommagements induits par les contacts entre solides (écaillage, fretting, fatigue,etc.) l'absence d'une démarche globale prédictive tient essentiellement à deux raisons. La première est le manque de méthodes de calculsrapides et fiables permettant d'évaluer les grandeurs thermomécaniques pertinentes responsables de l'usure ou des autres dégradations au voisinage des contacts mobiles et répétés. En effet, les méthodes de calcul classiques incrémentales y sont mal adaptées à cause du grand nombre de cycles du chargement. La seconde provient des faiblesses des critères destinés à évaluer certains phénomènes d'endommagement sous sollicitations multiaxiales, comme c'est le cas des états de contraintes induits par les contacts entre solides. Devant la profusion des propositions de critères, un premier tri s'avère déjà nécessaire pour éliminer ceux établis dans un contexte particulier et souvent faisant intervenir des paramètres dont les définitions ne sont souvent pas claires, encore moins intrinsèques. Il faudrait aussi éliminer ceux, qui, de formulations complexes, ne sont pas adaptés au calcul de structure essentiellement à cause de coût "computationnel". La démarche que nous développons vise précisément à surmonter ces deux difficultés dans un certain nombre de cas spécifiques. Les axes principaux de recherche qui, naturellement s'en dégagent, sont : (i) la formulation et la mise en oeuvre numérique d'algorithmes de calcul spécifiques pour traiter des problèmes importants (faisant essentiellement intervenir des sollicitations mobiles : rail/roue, dudgeonnage, roulements à billes, fretting, etc.) difficilement abordables par les méthodes classiques ; (ii) la formulation de lois de comportement de matériaux en relationavec les structures et les processus à étudier : divers degrés de finesse ou de sophistication sont à considérés, seuls certains phénomènes sont à prendre en compte ; selon qu'il s'agit de modéliser le soudage (acier), le rochet plastique dans le rail, le modèle de comportement serait bien sûr différent ; (ii) la recherche de critères d'apparition de défauts ; (iii) la modélisation de procédés tels que ceux d'assemblage (soudage, dudgeonnage) ou ceux destinés à introduire des contraintes résiduelles (galetage, grenaillage, trempe laser, etc.) ; elle s'avère indispensable pour une prédiction quantitative du comportement à la fatigue des structures concernées. Plus précisément, le mémoire est organisé comme suit. Dans le chapitre 1, nous abordons les méthodes de calcul des structures sous chargements cycliques. Il s'agit des cas de contacts répétés et mobiles sur de grandes distances (exemple du contact rail/roue) et de ceux de contacts intermittents ou à faibles débattements (exemple du contact essieu-axe/roue) . Nous rappelons les travaux que nous avons effectués sur la mise au point de méthodes permettant d'accéder directement et manière fiable à l'état asymptotique de structures thermoélastoplastiques sous chargement cyclique. Ainsi, dans le cas de chargements mobiles et répétitifs, nous avons proposé l'algorithme de thermoélastoplasticité stationnaire. Cette procédure numérique permet de déterminer les états thermomécaniques générés par des sollicitations mobiles et répétées. Cette évaluation peut être effectuée cycle par cycle (Méthode Stationnaire Passage par Passage) ou directement à l'éventuel état stabilisé atteint généralement au bout d'un grand nombre de cycles (Méthode Stationnaire Directe). Actuellement, nos travaux sur les algorithmes de calcul des structures thermoélastoplastiques en contacts intermittents ou à faibles débattements avec comme application immédiate le fretting-fatigue. La méthode cyclique directe} que nous développons, qui s'apparente à une procédure de recherche de cycle limite à grand incrément de temps, s'appuie d'une part sur la méthode LATIN de Ladevèze et d'autre part sur lapropriété de périodicité de l'état limite. Le deuxième chapitre est consacré à l'évaluation de l'endommagement induit par les contacts mobiles. Dans le cas de la fatigue oligocyclique nous avons utilisé des critères disponibles dans la littérature (essentiellement la loi de Manson-Coffin). En ce qui concerne la fatigue polycyclique, c'est l'approche multi-échelle initiée par Dang Van qui est développée et appliquée. Les critères qui en sont issus être identifiés par des expériences simples à réaliser, d'une autre nature que des essais de roulement. Nous présentons une extension de l'approche macro-méso au cas de la fatigue polycyclique anisotherme et montrons qu'elle permet d'obtenir des formulations anisothermes cohérentes des critéres de fatigue polycyclique. Le troisième chapitre porte sur l'estimation de la dégradation des rails des chemins de fin. Ceux-ci constituent une source intéressante de problèmes des endommagements de contact : de la fatigue polycyclique s'initiant en profondeur (tache ovale) ou en surface (squat) en passantpar la fatigue oligocyclique (shelling) jusqu'à l'usure douce ou sévère, régulière ou ondulatoire, une large palette d'avaries est rencontrée. C'est donc naturellement que ce domaine illustre bien l'intérêt des outils de calcul et des modèles de fatigue que nous avions mis au point : l'utilisation de la démarche couplant calculstationnaire et critères de fatigue permet une étude systématique de tels problèmes en apportant des réponses quantitatives. Dans le dernier chapitre, on montre que le problème de fretting (endommagements induits par les contacts à faibles débattements peut être résolu par l'utilisation d'une démarche classique découplée consistant en un calcul de l'état stabilisé mécanique (par la méthode cyclique directe) et une prévision numérique d'endommagement qui est liée directement à la nature de l'état stabilisé. Ainsi la bonne concordance obtenue entre les simulations numériques et les essais dans le cas de la fissuration du fretting indique que celle-ci relève d'un problème de fatigue polycyclique classique.
• Modélisation thermomécanique des disques de frein par une approche eulérienne.
  
  • Nguyen-Tajan Thi Mac-Lan
  , 2002. L'objectif de cette thèse est de proposer une modélisation du comportement thermomécanique des disques de frein automobiles pour la prédiction de leur tenue en fatigue. L'approche adoptée associe notamment : des stratégies numériques nouvelles qui reposent sur des algorithmes eulériens adaptés aux problèmes de pièces sous chargement mobile et répété ; une modélisation pertinente du comportement du matériau constituant les disques ; des critères de tenue adaptés aux différents endommagements subis par le disque, qui prennent notamment en compte le caractère multiaxial et anisotherme des sollicitations. Dans un premier temps, est présentée une analyse des phénomènes physiques opérant dans un disque de frein en service (fortes amplitudes de température, gradients thermiques élevés, déformations plastiques, frottement disque /plaquette, etc. ) et de leurs couplages (couplages thermomécaniques, couplages contact disque/plaquettes et élévation de température, etc.). A partir de cette analyse, nous pouvons proposer une modélisation numérique du disque qui se fonde sur des hypothèses pertinentes. Cette modélisation utilise des algorithmes nouveaux qui permettent de diminuer considérablement les temps de calcul. Leur principe fondamental est de se placer dans un repère non plus lié à la structure mais au chargement et d'utiliser une approche eulérienne pour prendre en compte le mouvement de la structure dans ce repère. Ces algorithmes sont décrits dans cette thèse. Enfin, on propose une stratégie de dimensionnement qui repose sur une approche dite globale. Cette dernière consiste à proposer une modélisation des sollicitations, une modélisation du comportement du matériau, une stratégie de calcul de structure performant et des critères de tenue adaptés aux phénomènes d'endommagement observés. L'objectif est de donner un même « degré de précision » dans chacun des modèles pour assurer au global une filière robuste qui répond au besoin de l'ingénieur en charge de la conception des disques de frein.
• On the determination of elastoviscoplastic constants of hard marls from in situ measurements performed on a motorway tunnel in the Alps
  
  • Lecampion Brice
  • Constantinescu Andrei
  • Nguyen Minh Duc
  • Allagnat D.
  , 2002, pp.251-258.
• Simulation numérique d'un disque de frein automobile par une méthode de calcul eulérien
  
  • Nguyen-Tajan Thi Mac-Lan
  • Thomas Jean-Jacques
  • Maitournam Habibou
  , 2002, pp.131-138.
• Les matériaux vieillissent aussi
  
  • Zaoui André
  , 2002.
• Micro-mécanismes d'endommagement des zircaloy hydrurés: Essais in-situ et modélisation
  
  • Noël Racine Antoine
  • Bornert Michel
  , 2002.
• Caractérisation expérimentale de paramètres thermomécaniques liés au frottement
  
  • Stalin Nadine
  • Eytard Jean-Christophe
  Mechanics & Industry, EDP Sciences, 2002, 3, pp.267-270. Les progrès technologiques accomplis en matière de thermographie infrarouge offrent aujourd'hui des possibilités accrues d'étudier des phénomènes thermiques dans le domaine de la mécanique du contact notamment lorsqu'il y a du frottement. Le coefficient de frottement instantané, pouvant varier continûment, est souvent difficile à évaluer. La mise au point d'une méthode basée sur l'émission infrarouge, qui s'appuie sur l'observation conjointe et en continu du coefficient de frottement et des élévations de température au cours d'un essai d'usure en glissement total, permet de disposer d'une autre technique d'évaluation du frottement. Cette démarche expérimentale met en évidence une similitude de comportement, en temps réel, de ces deux facteurs. Les variations de température résultant de la production de chaleur générée par le frottement sont mesurées sur la face opposée à celle du contact. Cette démarche utilise les propriétés de transfert de chaleur par conduction à travers l'épaisseur de l'éprouvette. Cette approche ouvre des perspectives de recherche notamment dans des domaines de la mécanique où les phénomènes se produisent dans des zones de contact difficiles d'accès.
• Etude micromécanique de la fissuration par fatigue de l'alliage de titane Ti6246
  
  • Mignot F.
  • Doquet V.
  • Sarrazin-Baudoux C.
  • Petit J.
  , 2002. No abstract provided
• Détermination de la réponse asymptotique d'une structure anélastique sous chargement thermomécanique cyclique
  
  • Maitournam Habibou
  • Pommier Benjamin
  • Thomas Jean-Jacques
  Comptes Rendus. Mécanique, Académie des sciences (Paris), 2002, 330, pp.703-708. Cet article présente une solution alternative aux méthodes classiques (comme la méthode incrémentale) de résolution de problèmes thermomécaniques cycliques non-linéaires. Il s'agit d'une Méthode Cyclique Directe qui consiste à rechercher directement la solution asymptotique d'une structure anélastique soumise à un chargement thermomécanique périodique, sans suivre l'histoire du chargement. Elle est fondée sur le Grand Incrément de Temps et la périodicité de l'état limite et la transformation de Fourier. (10.1016/S1631-0721(02)01516-4)
  DOI : 10.1016/S1631-0721(02)01516-4
• Mechanical model of the inspiratory pump
  
  • Basso Ricci Sergio
  • Cluzel Philippe
  • Constantinescu Andrei
  • Similowski Thomas
  Journal of Biomechanics, Elsevier, 2002, 35, pp.139-145. The inspiratory pump (inspiratory muscles and the rib cage) translates inspiratory commands in alveolar ventilation by applying expanding forces to the lungs. Its functioning is of paramount importance to the physiology of breathing and of many pathological situations. Major difficulties in studying its function in relationship with its structure arise from the extremely complex geometrical disposition of its active and passive elements. We herein describe a two-compartment model of the inspiratory pump, with model parameters identification derived from actual measurements obtained by magnetic resonance imaging in normal humans. The equations governing the model are presented. Numerical simulations validate the model by showing a behaviour similar to physiological observations. This opens the possibility of predicting the behaviour of the respiratory system during diseases involving changes in its mechanical or geometrical characteristics. (10.1016/S0021-9290(01)00164-6)
  DOI : 10.1016/S0021-9290(01)00164-6
• A “quasi-elastic” affine formulation for the homogenised behaviour of nonlinear viscoelastic polycrystals and composites
  
  • Brenner Renald
  • Masson Renaud
  • Castelnau Olivier
  • Zaoui André
  European Journal of Mechanics - A/Solids, Elsevier, 2002, 21 (6), pp.943-960. The derivation of the overall behaviour of nonlinear viscoelastic (or rate-dependent elastoplastic) heterogeneous materials requires a linearisation of the constitutive equations around uniform per phase stress (or strain) histories. The resulting Linear Comparison Material (LCM) has to be linear thermoviscoelastic to fully retain the viscoelastic nature of phase interactions. Instead of the exact treatment of this LCM (i.e., correspondence principle and inverse Laplace transforms) as proposed by the “classical” affine formulation, an approximate treatment is proposed here. First considering Maxwellian behaviour, comparisons for a single phase as well as for two-phase materials (with “parallel” and disordered morphologies) show that the “direct inversion method” of Laplace transforms, initially proposed by Schapery (1962), has to be adapted to fit correctly exact responses to creep loading while a more general method is proposed for other loading paths. When applied to nonlinear viscoelastic heterogeneous materials, this approximate inversion method gives rise to a new formulation which is consistent with the classical affine one for the steady-state regimes. In the transient regime, it leads to a significantly more efficient numerical resolution, the LCM associated to the step by step procedure being no more thermoviscoelastic but thermoelastic. Various comparisons for nonlinear viscoelastic polycrystals responses to creep as well as relaxation loadings show that this “quasi-elastic” formulation yields results very close to classical affine ones, even for high contrasts. (10.1016/S0997-7538(02)01247-0)
  DOI : 10.1016/S0997-7538(02)01247-0