Publications

2005

• Identification d'obstacles en acoustique dans des domaines tridimensionnels bornés
  
  • Nemitz Nicolas
  • Bonnet Marc
  , 2005. Cette communication concerne l'identification d'obstacles dans un domaine acoustique tridimensionnel borné. L'approche présentée repose sur deux ingrédients essentiels. Le premier est l'utilisation d'une méthode d'équations intégrales rapide fondée sur la fast multi-pole method, grâce à laquelle il est possible d'aborder ce type de problème d'inversion sur des configurations tridimensionnelles bornées de longueurs caractéristiques relativement grandes par rapport à la longueur d'onde acoustique. Le second est le gradient topologique de la fonction coût associée au problème inverse, permettant de déterminer les zones du domaine acoustique dans lesquelles l'introduction virtuelle d'un obstacle infinitésimal induit une diminution de la fonction coût. Cela permet de guider le choix de conditions initiales pour la mise en œuvre ultérieure d'un algorithme d'inversion reposant sur l'optimisation de la fonction coût. Ces deux aspects sont présentés et illustrés sur un exemple numérique.
• Frontière mobile en transformations finies: analyse thermodynamique
  
  • Delattre Benoît
  • Duval Rachel-Marie Pradeilles
  • Stolz Claude
  , 2005. Nous nous intéressons ici à l'analyse thermodynamique de l'évolution d'une disconti-nuité matérielle liée à une transformation irréversible de phase. Nous considérons une structure hétérogène dissipative dont nous lions la dissipation d'énergie induite par la transformation de matériau avec l'évolution de la frontière marquant le passage d'une phase à l'autre. Nous for-mulons un critère de type endommagement portant sur le taux local de restitution d'énergie à travers le front de transformation du système. Nous nous plaçons dans le cadre des transformations finies pour des matériaux hyperélastiques avec liaisons internes. Enfin, nous appliquons cette modélisation à un cylindre creux endommagé à ses deux extrémités radiales soumis à un cisaillement de Poiseuille.
• Comparaison de modélisations numériques appliquées à une expérience de fatigue sous choc thermique
  
  • Amiable Sébastien
  • Constantinescu Andrei
  • Chapuliot Stéphane
  • Fissolo Antoine
  , 2005. Ce travail présente une comparaison de plusieurs modèles numériques pour déter-miner le cycle mécanique de l'expérience de fatigue thermique SPLASH. On s'intéresse en particulier à la précision des différents modèles lorsqu'on les utilise pour une analyse de fatigue. Les techniques numériques étudiés sont : (i) la résolution du problème élasto-plastique non-linéaire complet par calculs Eléments Finis, (ii) des solutions élastiques approchées cou-plées à une règle de Neuber modifié (iii) la méthode de calcul simplifié des structures de Zarka et al. Les critères de fatigue utilisés sont : (1) le critère de Manson, (2) un critère sur l'énergie dissipée par cycle, (3) un critère sur l'énergie dissipée modifiée par la pression hydrostatique. Ce dernier est le plus pertinent du point de vue de la fatigue au regard des résultats obtenus sur une série d'essais multiaxiaux et uniaxiaux. L'analyse présentée ici montre que ce critère est conservatif et ne propage pas les erreurs dues à la technique de calcul du cycle stabilisé utilisé.
• Approche eulérienne et interaction fluide-structure pour la simulation du Friction Stir Welding
  
  • Bastier Arnaud
  • Maitournam Habibou
  • Van Ky Dang
  • Roger Frédéric
  , 2005. Le travail présenté dans cet article décrit une méthode de calcul destinée à la simulation en deux étapes d'un procédé de soudage appelé Friction Stir Welding. La première étape consiste en une approche eulérienne du problème thermomécanique. Elle permet d'avoir accès aux champs de température, de vitesse et de pression à l'aide d'une résolution numérique par éléments finis mixtes. Les résultats obtenus sont comparés avec des données issues de la littérature. La seconde étape, plus originale, est basée sur des principes utilisés pour la résolution de problèmes d'interaction fluide-structure. Ces seconds calculs, utilisant les résultats précédents, permettent d'avoir accès à l'état résiduel après soudage et donc de connaître l'état mécanique de l'assemblage. Enfin, pour des questions de gain de temps, ce procédé est vu comme un problème stationnaire donc seul la phase stationnaire du Friction Stir Welding sera simulée dans l'ensemble de ce travail.
• Identification de modèles probabilistes non paramétriques. Application en interaction dynamique sol-structure
  
  • Arnst Maarten
  • Clouteau Didier
  • Bonnet Marc
  • Degrande Geert
  , 2005. Une méthode est proposée pour l'identification du modèle probabiliste non paramétrique, introduit par Soize, à partir d'un ensemble bruité de fonctions de réponse en fréquence expérimentales. Deux estimateurs fondés sur la formulation probabiliste des problèmes inverses sont proposés. Le premier est un estimateur de maximum de log-vraisemblance et le deuxième est fondé sur la minimisation de l'entropie relative. L'application à un cas réel en interaction dynamique sol-structure montre la pertinence des estimateurs pour l'identification des para-mètres de dispersion du modèle probabiliste non paramétrique.
• Sur une méthode directe de détermination de réponse transitoire: application à un problème thermomécanique
  
  • Comte François
  • Burry Pierre
  • Maitournam Habibou
  • Nguyen-Tajan T Mac Lan
  , 2005. Cet article présente une méthode numérique alternative de résolution par éléments fi-nis de problèmes transitoires. Comme dans le cas de la méthode à Grand Incrément de Temps la solution est recherchée sur la totalité du trajet de chargement en résolvant alternativement un problème dit global, où l'on recherche une solution vérifiant l'équilibre de la structure et respectant les conditions limites en efforts et en déplacements, et un problème local, où on cherche à vérifier la loi de comportement. L'étape globale étant la plus coûteuse en temps de calcul sa résolution se fait en décomposant le chargement sur une base d'ondelettes et en résolvant l'équilibre pour les coefficients d'ondelette les plus importants. La méthode est illustrée sur un exemple de plaque trouée.
• Etude de stabilité d'un solide sous frottement de glissement par optimisation de la surface de contact
  
  • Lorang Xavier
  • Bonnet Marc
  • Nguyen Qoc Son
  , 2005. On s'intéresse à la dynamique d'un disque élastique en glissement stationnaire par rapport à un solide rigide. Il a été démontré pour le disque en rotation uniforme et pour un coefficient de frottement donné que l'équilibre glissant est instable. L'étude numérique de la stabilité se traduit par la résolution d'un problème aux valeurs propres généralisées. L'objet de cette communication est de présenter une méthode permettant d'évaluer la sensibilité de la valeur propre par rapport à la géométrie de la surface de contact et de définir un algorithme permettant de trouver la surface de contact optimale afin de stabiliser un mode précis. La méthode de calcul de la sensibilité est illustrée sur un exemple simple afin de la valider. Ce travail s'inscrit à long terme dans une optique de réduction du phénomène de crissement des freins à disque.
• The study of material purification using melting-solidification technic ''zone melting''.
  
  • Manaa Mongi
  , 2005. Ce travail de thèse est consacré à l'étude d'un modèle transitoire qui tient compte des effets multidimensionnels dans le procédé de purification par fusion de zone. Nous avons étudié les effets des principaux paramètres gouvernant le processus de purification à savoir: la vitesse de translation des sources de chauffage et de refroidissement, l'intensité de flux de chauffage, l'intensité de flux de refroidissement, la largeur de la zone fondue et en fin le rapport d'aspect géométrique. Ces différents paramètres influent de façon importante sur le processus de purification, sur son efficacité et sur le degré de purification atteint après un ou plusieurs passages des sources. Une application dans le cas du matériau SiGe à très faible concentration a été simulée à l'aide d! u code de calcul par éléments finis Castem 2000. Le résultat de cette simulation a montré la difficulté de résolution numérique pour un nombre de Lewis très grand. Afin d'atteindre l'objectif visé, une étape importante dans cette étude a été consacrée à la détermination d'un couple (nombre de Lewis dans le liquide et rapport des coefficients de diffusion des espèces) pour que le processus de purification soit correctement représenté. Pour ce faire, nous avions étudié la fusion d'une tranche par une source immobile et choisir un couple convenable de ces 2 paramètres déterminants qui nous permet d'atteindre l'objectif visé. Afin d'analyser l'effet de chacune des grandeurs évoquées ci-dessus sur la purification, une deuxième étape a été consacrée à l'étude de la ! phase de purification proprement dite en adoptant une étu! de param étrique.
• Identification de lois de comportement cristallines à partir du couplage EBSD/Micro-extensométrie/Eléments finis. Application au zirconium grade 702.
  
  • Dexet Marie
  • Crepin Jerome
  • Gelebart Lionel
  • Zaoui André
  , 2005.
• Micromechanical investigations of the hydro-mechanical behaviour of shale rocks by means of optical full field strain measurement techniques
  
  • Bornert Michel
  • Valès Frédéric
  • Eytard Jean-Christophe
  , 2005.
• Newtonian flow of synthetic anorthite-diopside aggregates
  
  • Dimanov Alexandre
  • Rybacki E.
  • Dresen Georg
  • Wirth R.
  , 2005.
• Caractérisation mécanique à l'aide de méthodes de mesure sans contact. Application aux organes biologiques
  
  • Breque Cyril
  • Crepin Jerome
  • Bertolino Graciela
  • Bornert Michel
  , 2005.
• Calcul des structures :problèmes d'identification et de fatigue
  
  • Constantinescu Andrei
  , 2005. La démarche proposée dans la suite part d'une vision ingénieur des problèmes de mécaniques ayant comme base le calcul des structures. Dans nos recherches ont s'est focalisé sur deux aspects fondamen- taux de cette approche : les problèmes d'identi?cation et les problèmes de fatigue ou la prédiction de durée de vie. Si les techniques mis en ouvre dans les deux domaines semblent assez différentes il est néanmoins nécessaire de les maîtriser pour résoudre un certain nombre des problèmes pratiques. Le mémoire présenté est divisé en trois chapitres. Dans le premier chapitre, nous abordons les problèmes inverses et d'identi?cation formulés pour des corps à comportement élastique. Le comportement linéaire permet le développement des méthodes spéci?ques pour leur résolution [A18] 1 , comme l'écart à la réciprocité [A6,A21], l'erreur en loi de comportement [A5,A8], ... . La présentation proposée essaie de trouver un chemin fédérateur entre ces différentes techniques. Le deuxième chapitre est consacré aux méthodes de type contrôle optimal appliquées à la résolution des problèmes d'identi?cation des paramètres de comportement. La généralité de ses méthodes permet leur application autant à des corps au comportement linéaire qu'à ceux au comportement non linéaire. Plus précisément s'est intéresses à la méthode de différentiation directe et de l'état adjoint. Les pro- blèmes d'identi?cation étudiés faisant intervenir des corps au comportement élastoviscoplastique et des conditions aux limites unilatérales. Les applications discutées dans ce cadre sont de l'identi?cation des paramètres matériaux pour des structures ou des essais géotechniques [A14,AS1,AS2] ou à partir des essais d'indentation [A10,A11,A12]. Le troisième chapitre discute les méthodes de conception à la fatigue des structures sous chargement thermomécanique. Les application en vue sont les collecteurs d'échappement en fonte [A9,A15,A20] et les culasses en aluminium. On présente l'identi?cation d'une loi de comportement, les grandes lignes du calcul mécanique ainsi que le critère de fatigue choisi. Les résultats de la méthode sur différentes pièces sont également discutées. Une série des problèmes traités dans différents travaux, comme par exemple les problèmes des contraintes résiduelles [A2,A3,A4], les problèmes de forabilité [A7], la modélisation mécanique du fonctionnement des poumons et de la cage thoracique [A13], ou encore le problème de la modélisation acoustique d'une clarinette [A17] ne serrons pas discutés dans ce mémoire. On ne discutera pas des relations entre la fa- tigue à grande et faible nombre des cycles [A16] ou des extensions des modèles de fatigue existantes dans le domaine anisotrope [A20].
• Overall and local deformation and failure of shale rocks as a function of their degree of saturation
  
  • Valès Frédéric
  • Bornert Michel
  • Gharbi Hakim
  • Eytard Jean-Christophe
  , 2005.
• Micromechanical investigation of the abnormal cracking of Ti6246 at high mean stress
  
  • Doquet Véronique
  • Mignot Frédéric
  • Sarrazin-Baudoux Christine
  Journal of Mechanical Behaviour of Materials, 2005, Vol.16 N°3 (2005), pp.pp195-210.
• Du bon et du mauvais usage des déformations libres
  
  • Zaoui A.
  , 2005.
• Effets de taille et de répartition spatiale dans les composites particulaires : possibilités et limites des modèles micromécaniques classiques
  
  • Zaoui A.
  , 2005.
• Structures élastomères sous chargement cyclique : comportement, fatigue, durée de vie
  
  • Raoult Ida
  , 2005. L'industrie automobile utilise de nombreuses pièces en caoutchouc aux fonctions antivibratoires, dont il faut garantir la tenue en service. L'objectif de ce travail de thèse est de proposer une méthode pour prévoir la durée de vie en fatigue d'une structure en caoutchouc naturel chargé au noir de carbone. La démarche proposée consiste à découpler l'évolution du comportement mécanique et l'endommagement sous chargement cyclique. On suppose qu'il existe un cycle stabilisé et que la durée de vie, définie comme l'amorçage d'une fissure détectable, ne dépend que des grandeurs mécaniques évaluées sur celui-ci. Les élastomères soumis à un chargement cyclique présentent un adoucissement associé à l'effet Mullins, qui se produit surtout pendant les premiers cycles, après lesquels la réponse du matériau reste identique. On propose un modèle capable de décrire cette réponse stabilisée, ne dépendant que des variables mécaniques en régime établi. Ses paramètres sont les élongations maximales dans un nombre fini de directions matérielles, de façon à décrire l'anisotropie induite par l'effet Mullins. Ce modèle est ensuite utilisé pour analyser un grand nombre d'essais d'endurance uniaxiaux et multiaxiaux, réalisés sur éprouvettes axisymétriques. On montre qu'il permet de prendre en compte efficacement l'influence du type de contrôle ou d'une précharge. L'analyse des essais multiaxiaux ne mettant pas en jeu de renforcement, c'est-à-dire passant par l'état de déformation nul, montre que la contrainte principale maximale est suffisante pour représenter tous les cas de chargement, à l'exception de ceux qui font intervenir des phénomènes de cumul multi-plans. On propose alors une loi de cumul d'endommagement pour représenter ce type de chargement.
• Overview of some mechanical investigations concerning polycrystals behavior in collaboration with Immpetus and LM3
  
  • Bornert Michel
  • Gilormini P.
  • Pinna C.
  • Rupin N.
  • Zaoui A.
  , 2005.
• Du quasi-statique au dynamique rapide avec un unique moyen d'essai
  
  • Gary Gérard
  , 2005.
• Fluid structure interaction problems in large deformation
  
  • Le Tallec Patrick
  • Gerbeau Jean-Frédéric
  • Hauret Patrice
  • Vidrascu Marina
  Comptes Rendus. Mécanique, Académie des sciences (Paris), 2005, 333, pp.910-922. The present article deals with the simulation of fluid structure interaction problems in large deformation, and discusses two aspects of their numerical solution: (i) the derivation of energy conserving time integration schemes in presence of fluid structure coupling, moving grids, and nonlinear kinematic constraints such as incompressibility and contact, (ii) the introduction of adequate preconditioners efficiently chaining local fluid and structure solvers. Solutions are proposed, analyzed and tested using nonlinear energy correcting terms, and added mass based Dirichlet Neumann preconditioners. Numerical applications include nonlinear impact problems in elastodynamics and blood flows predictions within flexible arteries.
• Kinetics of martensitic phase transitions: lattice model
  
  • Truskinovsky Lev
  • Vainchtein Anna
  SIAM Journal on Applied Mathematics, Society for Industrial and Applied Mathematics, 2005, 66, pp.533-553. Martensitic phase transitions are often modeled by mixed-type hyperbolic-elliptic systems. Such systems lead to ill-posed initial-value problems unless they are supplemented by an additional kinetic relation. In this paper we explicitly compute an appropriate closing relation by replacing the continuum model with its natural discrete prototype. The procedure can be viewed as either regularization by discretization or a physically motivated account of underlying discrete microstructure. We model phase boundaries by traveling wave solutions of a fully inertial discrete model for a bi-stable lattice with harmonic long-range interactions. Although the microscopic model is Hamiltonian, it generates macroscopic dissipation which can be specified in the form of a relation between the velocity of the discontinuity and the conjugate configurational force. This kinetic relation respects entropy inequality but is not a consequence of the usual Rankine--Hugoniot jump conditions. According to the constructed solution, the dissipation at the macrolevel is due to the induced radiation of lattice waves carrying energy away from the propagating front. We show that sufficiently strong nonlocality of the lattice model may be responsible for the multivaluedness of the kinetic relation and can quantitatively affect kinetics in the near-sonic region. Direct numerical simulations of the transient dynamics suggest stability of at least some of the computed traveling waves. (10.1137/040616942)
  DOI : 10.1137/040616942
• Simulations and microstructural effects on macroscopic mechanical behavior and local strain and stress field heterogeneities. Application to zirconium alloys
  
  • Bertolino G.
  • Bilger N.
  • Crépin Jérôme
  • Dexet M.
  • Héripré E.
  , 2005. No abstract provided
• Thermodynamics of rate-independent plasticity
  
  • Puglisi Giuseppe
  • Truskinovsky Lev
  Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Elsevier, 2005, 53, pp.655-679. We show that the singular dissipative potential of the phenomenological rate-independent plasticity can be obtained by homogenization of a micro-model with quadratic dissipation. The essential ingredient making this reduction possible is a rugged energy landscape at the micro-scale, generating under external loading a regular cascade of subcritical bifurcations. Such landscape may appear as a result of a sufficiently strong pinning or jamming of defects, leading to elastic micro-metastability. The rate-independent plastic deformation emerges in this description as a continuous succession of infinitesimal viscous events; the limiting procedure presumes the elimination of small time and length scales. We present an explicit example of a simple viscoelastic mass-spring system whose macroscopic dissipative behavior is plastic, rate independent. (10.1016/j.jmps.2004.08.004)
  DOI : 10.1016/j.jmps.2004.08.004
• Identification d'obstacles en acoustique dans des domaines tridimensionnels bornés
  
  • Nemitz Nicolas
  • Bonnet Marc
  , 2005, pp.437-442. Cette communication concerne l’identification d’obstacles dans un domaine acoustique tridimensionnel borné. L’approche présentée repose sur deux ingrédients essentiels. Le premier est l’utilisation d’une méthode d’équations intégrales rapide fondée sur la fast multipole method, grâce à laquelle il est possible d’aborder ce type de problème d’inversion sur des configurations tridimensionnelles bornées de longueurs caractéristiques relativement grandes par rapport à la longueur d’onde acoustique. Le second est le gradient topologique de la function coût associée au problème inverse, permettant de déterminer les zones du domaine acoustique dans lesquelles l’introduction virtuelle d’un obstacle infinitésimal induit une diminution de la fonction coût. Cela permet par exemple de guider le choix de conditions initials pour la mise en oeuvre ultérieure d’un algorithme d’inversion reposant sur l’optimisation de la function coût. Ces deux aspects sont présentés et illustrés sur des exemples numériques. (10.3166/remn.15.307-318)
  DOI : 10.3166/remn.15.307-318