Publications

2006

• 3D digital image correlation applied to X-Ray microtomography images of in-situ triaxial tests on argilaceous rocks
  
  • Lenoir Nicolas
  • Bornert Michel
  • Desrues Jacques
  , 2006.
• Energy-controlling time integration methods for nonlinear elastodynamics and low-velocity impact
  
  • Hauret Patrice
  • Le Tallec Patrick
  Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Elsevier, 2006, 195 (37-40), pp.4890-4916. It is now well established that discrete energy conservation/dissipation plays a key-role for the unconditional stability of time integration schemes in nonlinear elastody-namics. In this paper, from a rigorous conservation analysis of the Hilber-Hughes-Taylor time integration scheme [1], we propose an original way of introducing a controllable energy dissipation while conserving momenta in conservative strategies like [2–5]. Moreover, we extend the technique proposed in [3] to provide energy-controlling time integration schemes for frictionless contact problems enforcing the standard Kuhn-Tucker conditions at time discretization points. We also extend this technique to viscoelastic models. Numerical tests involving the impact of incompressible elastic or viscoelastic bodies in large deformation are proposed to confirm the theoretical analysis. (10.1016/j.cma.2005.11.005)
  DOI : 10.1016/j.cma.2005.11.005
• Evaluation of local strain fields in hot worked stainless steel
  
  • Hernandez-Castillo Luis
  • Rupin Nicolas
  • Boldetti Carlo
  • Pinna Christophe
  • Bornert Michel
  , 2006.
• Flow and transport in porous media. Anisotropic permeability evolution of sandstones with pressure
  
  • Gland N.
  • Dautriat J.
  • Dimanov A.
  • Vizika-Kavvadias Olga
  , 2006.
• Méthode multipôle rapide et sensibilité topologique pour l'identification approchée de défauts à partir de données de type acoustique
  
  • Nemitz N.
  , 2006. Contexte.<!--SEC END --> Le but de ce travail est de proposer une contribution au traitement numérique de la detection d'obstacles rigides dans des domaines acoustiques tridimensionnels bornés dont la taille est grande relativement à la longueur d'onde. Ce contexte peut être considéré comme un problème modèle, représentatif de situations physiquement plus complexes associées au contrôle non destructif, et relevant pour ses aspects théoriques de la diffraction inverse. Le contexte de la diffraction inverse présente de nombreuses difficultés sur le plan des méthodes numériques, et une grande partie des références traitant de ce type d'inversion se placent dans l'hypothèse d'un milieu infini. Celle-ci est plus pertinente pour des applications en électromagnétisme, telles que la furtivité radar, que pour l'identification de défauts dans des structures. Nous nous plaçons donc dans le cadre classique de l'acoustique linéaire avec un domaine éclairé par des sources monochromatiques. Par ailleurs, on part du principe, également classique, de poser le problème d'inversion (identification de la position et la taille des obstacles) en termes de l'optimisation d'une fonction coût. La procédure alors employée est itérative, elle consiste à résoudre le problème direct pour des obstacles hypothétiques d'essais. Vu le coût de résolution d'un problème direct, cette approche préfère en général les algorithmes utilisant le gradient que les approches type évolutionnaire. <strong>1 -- Résolution du problème acoustique direct par la méthode multipôle rapide.</strong> Le premier aspect sur lequel ce travail s'est penché porte sur l'accélération du problème direct (calcul du champ acoustique pour une configuration donnée d'obstacle), indispensable pour évaluer la fonction-coût du problème inverse. Plusieurs méthodes numériques existent pour cela, chacune ayant des avantages et des inconvénients ; on citera les éléments finis, les différences finies et les éléments de frontière. La méthode des éléments de frontière, qui nécessite uniquement le maillage de la frontière du domaine, est bien adaptée à la résoution du problème inverse, le remaillage nécessité par un changement de configuration d'obstacle étant très simple. L'équation intégrale conduit à un système linéaire dont la matrice est pleine et complexe, ce qui limite sévèrement (besoin mémoire <I>O</I>(<I>N</I><SUP>2</SUP>) et temps de calcul <I>O</I>(<I>N</I><SUP>3</SUP>)) la taille numérique (nombre <I>N</I> d'inconnues nodales sur les éléments de frontière) des problèmes si un solveur direct est employé. Pour traiter les calculs de grande taille occasionnés par le contexte 3D, on est ainsi amené à faire appel à un solveur itératif, qui ne demande pas le stockage de la matrice. La rapidité de résolution dépend alors essentiellement de celle du calcul d'un produit matrice-vecteur. Cette opération est a priori de complexité <I>O</I>(<I>N</I><SUP>2</SUP>), rédhibitoire pour les cas de grande taille (domaine grand devant la longueur d'onde). La Fast Multipole Method (FMM), initialement proposée par Greengard et Rohklin vers 1985 et depuis étendue aux formulations intégrales de nombreux problèmes de la physique, permet d'accélérer cette phase cruciale du calcul et réduire la complexité d'un produit matrice-vecteur à <I>O(</I><I>N</I>log<I>N</I>) en dynamique. La mise en oeuvre de la FMM pour l'acoustique linéaire en 3D est ainsi l'une des composantes importantes de ce travail. Elle s'appuie sur des études récentes (en particulier thèse Sylvand, ENPC, 2002; articles E. Darve, 2000s) effectuées dans le cadre de la résolution numérique des équations de Maxwell. Le code issu de ce travail de thèse vérifie en particulier la complexité <I>O</I>(<I>N</I>log<I>N</I>) théorique, et a été validé sur des solutions exactes de l'acoustique 3D. <strong>2 -- Méthode d'identification approchée d'obstacles par sensibilité topologique.</strong> Le second point étudié porte sur l'initialisation des algorithmes d'inversion utilisant la minimisation de la fonction coût. Les algorithmes globaux (par exemple de type évolutionnaire) ne sont pas réalistes en raison du très grand nombre de simulations directes nécessaires. Les algorithmes plus classiques utilisant le gradient dépendent des choix initiaux (position, taille, forme, nombre) sur les obstacles à identifier et peuvent ne pas converger pour des choix inadéquats. Des travaux récents (Bonnet et Guzina, 2005, entre autres) ont montré que le calcul du champ de sensibilité topologique associé à la fonction coût du problème inverse (une notion initialement proposée vers 1995 pour l'optimisation topologique des structures) permet d'obtenir de bonnes informations qualitatives sur la localisation d'obstacles à identifier. Le champ de sensibilité topologique, donnant le comportement asymptotique de la fonction-coût sous l'effet de l'apparition d'un obstacle de taille infinitésimale en un point spécifié du milieu, s'exprime comme une combinaison du champ direct et du champ adjoint associé à la fonction-coût, tous deux définis en l'absence d'obstacle. Le calcul de ce champ de sensibilité repose ainsi sur l'évaluation des formules de représentation intégrale donnant les champs direct et adjoint aux points d'une grille d'échantillonnage de la région 3D dans laquelle on cherche à identifier un défaut. Ce calcul, également coûteux a priori (<I>O</I>(<I>NM</I>) pour <I>O</I>(<I>N</I>) DDLs sur la frontière et <I>O</I>(<I>M</I>) points d'échantillonnage), est lui aussi considérablement accéléré par l'emploi de la FMM. La FMM constitue donc au total une approche numérique bien adaptée à cette méthode d'exploration globale approchée reposant sur la sensibilité topologique. Le calcul FMM du champ de sensibilité topologique a été mis en oeuvre, et son intérêt testé sur des exemples synthétiques d'inversion. En particulier, pour une fonction-coût de type moindres carrés, la sensibilité topologique dépend linéairement des erreurs de mesure, et son calcul est donc moins sensible à ces erreurs que d'autres méthodes d'inversion. Ce travail débouche donc sur une méthode approchée et rapide, utilisant les deux aspects présentés, qui donne des indications sur le nombre d'obstacles et leurs positions dans le domaine.
• DISPOSITIF DE SIMULATION TACTILE OU HAPTIQUE ET CLAVIER MUSICAL COMPORTANT AU MOINS UN TEL DISPOSITIF DE SIMULATION
  
  • Lozada José
  • Boutillon Xavier
  • Hafez Moustapha
  , 2006.
• Inverse acoustic scattering by small-obstacle expansion of misfit function
  
  • Bonnet Marc
  , 2006. The present study is set in the general framework of inverse scattering of scalar (e.g. acoustic) waves. To identify hidden obstacles from external measurements (e.g. overspecified boundary data) associated with the scattering of known incident waves by the unknown object(s), it is customary to invoke iterative algorithms such as gradient-based optimization procedures. The numerical solution of the forward scattering problem associated with an assumed obstacle configuration is often a computationally demanding task. Besides, iterative inversion algorithms are sensitive to the choice of initial “guess” (number of components, initial location, shape and size of obstacle(s)). This has prompted the definition of preliminary probing techniques, which aim at delineating in a computationally fast way the hidden obstacle(s), namely the linear sampling [2], not pursued here, or the concept of topological sensitivity [1], [3]. If J denotes the cost function used for solving the inverse problem, then in 3D situations the topological derivative T3(xs) associated with the nucleation of a small obstacle of volume O(e3) and specified shape appears through the expansion J(ε,xs)−J(0)=ε33T(xs)+o(ε3) (1). T (xs) + o(e3) (1) In this communication, an extension of the topological derivative is presented, whereby J(e, xs) is expanded further in powers of e. Specifically, the expansion to order O(e6) for 3D acoustic scattering by a hard obstacle of size e is presented. The choice of order O(e6) is important for cost functions J of least-squares format. In particular, the expansion of J for any centrally-symmetric infinitesimal hard obstacle of radius e centered at xs is found to have the form J(ε,xs)−J(0,xs)=ε3T3(xs)+ε5T5(xs)+ε6T6(xs)+o(ε6)=J(0,xs)+J6(ε,xs)+o(ε6) (2). The previously known topological derivative T3(xs) and the new coefficients T5(xs), T6(xs) have explicit expressions in terms of the relevant acoustic Green’s function. Expansions of the form (2) offer the option of minimizing the approximate polynomial expression J6(e, xs). This is a simple and inexpensive task, which can be performed for locations xs spanning a search grid, thereby defining a (approximate) global search procedure. The values of xs and e leading to an absolute minimum of J6(e, xs) over the search grid then constitute the best estimate of the hidden scatterer furnished by this procedure, and might provide e.g. a useful initial guess for an iterative inversion algorithm. Results of numerical experiments in 3D conditions based on this idea will be presented at the conference. (10.1007/1-4020-5370-3_646)
  DOI : 10.1007/1-4020-5370-3_646
• Estimation of the mesoscopic thermoplastic dissipation in High-Cycle Fatigue
  
  • Charkaluk Eric
  • Constantinescu Andrei
  Comptes Rendus. Mécanique, Académie des sciences (Paris), 2006, 334, pp.373-379. A series of High-Cycle Fatigue (HCF) criteria for polycrystalline materials is based on a multiscale interpretation, proposed initially by Dang Van, in which the principal concepts are a two scales model and a shakedown condition. The purpose of this Note is to extend the study of the different dissipative regimes during cyclic loading within this framework by using a self consistent homogenization scheme in coupled thermoplasticity. It is shown that the Sachs and Lin-Taylor schemes are not able to represent the thermal evolutions observed during fatigue tests. (10.1016/j.crme.2006.03.014)
  DOI : 10.1016/j.crme.2006.03.014
• Steady state thermomechanical modelling of friction stir welding
  
  • Bastier A.
  • Maitournam Habibou
  • Dang Van K.
  • Roger F.
  Science and Technology of Welding & Joining, 2006, 11 (3), pp.pp. 278-288. This paper presents a computational method for the simulation of a welding process called friction stir welding. This simulation is divided into two main steps. The first one uses an Eulerian description of the thermomechanical problem; a 3D mixed finite element model based on a computational fluid dynamics package is used to establish the material flow, the temperature and the pressure fields during the process. These results are compared with experimental data. The second step of the simulation is more original. A part of the initial geometry is extracted in order to evaluate the material flow in a local domain around the tool. A steady state algorithm is then used to calculate the residual state induced by the process. This calculation takes into account the whole mechanical history of the material because the algorithm is based on an integration along the trajectories of the particles. Finally, the residual stresses of a friction stir welded assembling are evaluated. It should be noted that only the steady state phase of the process is simulated, which leads to a substantial reduction of computational time. (10.1179/174329306X102093)
  DOI : 10.1179/174329306X102093
• A simple model for the dynamical behavior of a cracked rotor
  
  • El Arem Saber
  • Nguyen Quoc Son
  , 2006, pp.393-398. The aim of this paper is to present a simple but comprehensive model for the dynamical response of cracked rotor. The mechanical system is made of two rigid bars connected with a nonlinear spring. The two bars represent the uncracked parts of the rotor, and, the nonlinear spring represents the cracked section. The breathing mechanism of the crack is taken into account by considering special periodic variation of the global stiffness of the system. The differential equations system is soled using the harmonic balance method. Some possibilities for early crack detection are established.
• Rhéologie de silicates polyphasés caractéristiques de la base de croûte
  
  • Dimanov Alexandre
  , 2006.
• Fonction de charge générale en géomécanique: application aux travaux souterrains.
  
  • Maiolino Siegfried
  , 2006. Cette thèse aborde à la fois des aspects comportementaux et numériques de la réponse mécanique du massif rocheux au creusement d'un tunnel. La comparaison de critères existants a mis l'accent sur quelques points clefs, comme la dépendance du critère à la contrainte moyenne et le ratio d'extension. Une fonction de charge, aisément identifiable à partir des essais, au caractère régulier et convexe, capable de tenir compte de la forme de l'enveloppe de Mohr du critère, ainsi que du ratio d'extension, a été proposée : on peut ainsi réaliser des formes régularisées des critères de Mohr-Coulomb et de Hœk-Brown. Le développement de ce nouveau critère a été complété par la proposition d'une méthode d'abaques numériques, accélérant grandement la résolution. Pour le critère proposé, le problème physique est équivalent à un problème purement géométrique, en coordonnées polaires dans le plan. On peut ainsi constituer des abaques numériques qui permettent d'obtenir directement la valeur des déformations plastiques, ce qui diminue drastiquement le temps de calcul Les méthodes de calcul des tunnels ont fait l'objet d'une synthèse biblio- graphique, précisant les domaines et les limites d'emploi des méthodes utilisées par les ingénieurs pour dimensionner les tunnels. La modélisation du creusement des tunnels a été réalisée à l'aide de l'algorithme stationnaire, conçu pour calculer le comportement de systèmes soumis à des chargements mobiles. Cet algorithme a été programmé pour intégrer le nouveau critère et la méthode des abaques numériques. Les outils ainsi développés ont pu être confrontés à un cas d'étude réel, à partir de données fournies par l'Agence Nationale de Gestion des Déchets Radioactifs (ANDRA) au titre du projet européen MODEX-REP (projet s'insérant dans le cadre du 5e plan EURATOM de la commission européenne). L'étude de ces données a permis de définir une variable de dégradation de la roche, aisément identifiable et permettant de paramétrer le critère pour la roche endommagée.
• High temperature and high strain deformation of anorthite-diopside aggregates: contrasting rheological and microstructural data
  
  • Dimanov Alexandre
  • Rybacki E.
  • Wirth R.
  • Dresen G.
  , 2006.
• Déformation plastique de composites silicatés: Implications pour la rhéologie de la croûte profonde
  
  • Dimanov Alexandre
  , 2006.
• Fatigue polycyclique des structures métalliques : durée de vie sous chargements variables.
  
  • Jabbado Mohamad
  , 2006. L'objectif de ce travail est de présenter un modèle prédictif de durée de vie à l'amorçage des structures métalliques travaillant en endurance limitée et qui sont soumises à des sollicitations multiaxiales d'amplitude variable. La particularité de ce modèle déterministe réside dans son utilisation possible dans l'industrie qui requiert certaines exigences : modèle prédictif sur structures sans comptage de cycles, d'utilisation simple en termes de données et de rapidité (pas trop de paramètres à identifier, pas trop de données de fatigue utilisées et calcul moins coûteux) et applicable sur une large variété de matériaux métalliques pour tout type de séquences répétées de chargement multiaxial d'amplitude variable. Après une analyse bibliographique des critères proposés dans ce domaine, aucun d'entre eux n'est utilisable dans les bureaux d'études, et ne répond pas complètement aux exigences industrielles. Le modèle est fondé à l'échelle mésoscopique. Il repose sur deux points : (i) le choix de la déformation plastique mésoscopique cumulée du cycle stabilisé "pc s comme variable de dommage avec l'utilisation d'un modèle élastoplastique dépendant de la pression hydrostatique pour son évaluation, (ii) la détermination de la durée de vie à l'amorçage via un facteur d'endommagement dépendant de "pc s et de certains paramètres liés au matériau et au chargement. Le modèle fait intervenir six paramètres identifiables à l'aide d'une courbe de Wöhler et deux limites d'endurance. La validation du modèle est assurée via des essais de fatigue (de la littérature) sous chargement multiaxial d'amplitude constante et variable, réalisés sur cinq matériaux. De bonnes corrélations avec les essais expérimentaux ont été obtenues. Enfin, le modèle est utilisé pour déterminer la durée de vie à l'endurance limitée d'un ressort de suspension d'automobile.
• Dimensionnement des structures élastomères
  
  • Stolz Claude
  , 2006, pp.80.
• Viscoplastic flow and microstructure evolution of two-phase polycrystals
  
  • Bornert Michel
  • Gilormini P.
  • Pinna C.
  • Rupin N.
  • Zaoui A.
  , 2006.
• Effets de la désaturation et de la resaturation sur l'argilite dans les ouvrages souterrains.
  
  • Pham Quoc Thai
  , 2006. L'objectif de cette thèse est de caractériser par des approches expérimentales et numériques les effets hydrique, mécanique et hydromécanique dus à la désaturation et la resaturation de l'argilite de l'Est, roche hôte du futur laboratoire souterrain de stockage des déchets radioactifs à Bure (France). Nous présentons des approches expérimentales et numériques pour caractériser le phénomène de transfert hydrique dans l'argilite. Une méthode simple d'identification est proposée, en déterminant la diffusivité hydrique linéarisée à partir de mesures pondérales sur des échantillons (tube mince et plaque mince) soumis à des paliers d'humidité suivant un cycle de désaturation-resaturation. Le transfert hydrique est non-linéaire. Pour interpréter ce phénomène, on établit un modèle numérique non linéaire tenant compte des phénomènes physiques (la conduction hydraulique, la diffusion de vapeur, le changement de phase etc.). On étudie ensuite l'évolution du comportement physique et mécanique de la roche argileuse en fonction de l'humidité imposée, suivant un cycle de désaturation-resaturation par paliers successifs. La déformation hydrique, la vitesse de propagation des ondes ultrasoniques, les propriétés élastiques, les caractéristiques de rupture et les phénomènes différés dépendent de l'état hydrique de matériau. L'influence de la désaturation et de la resaturation sur "un modèle réduit de tunnel» est étudiée. Pour mettre en valeur l'anisotropie de la roche, on utilise des tubes épais dont l'axe est parallèle ou perpendiculaire à la stratification. Ces tubes sont soumis à des chargements hydriques par ventilation d'air à hygrométrie variable dans leur trou central. Nous utilisons un modèle poroélastique non-linéaire, pour interpréter les phénomènes hydromécaniques anisotropes observés. On montre que les chargements hydriques peuvent conduire à des ruptures de l'éprouvette qui respectent les directions d'anisotropie de la roche, et qui peuvent être interprétées par le modèle hydromécanique comme une violation d'un critère de rupture en contrainte totale de traction. Finalement, des calculs numériques pour les phénomènes engendrés par la désaturation et la resaturation à l'échelle des ouvrages souterrains sont réalisés, par des modèles numériques calibrés à partir de résultats expérimentaux. Des solutions analytiques et numériques par la méthode des éléments finis sont réalisées pour prévoir l'influence de la désaturation et de la resaturation sur le massif d'argilite dans les galeries souterraines.
• Vibrations non-linéaires des structures fissurées : Application aux rotors de turbines
  
  • El Arem Saber
  , 2006. Dans ce travail de thèse, on s'intéresse à la réponse vibratoire d'un rotor affecté de fissures afin d'exhiber les paramètres vibratoires susceptibles de favoriser leur détection dans le cadre d'une procédure de surveillance. Dans un premier temps, les travaux expérimentaux, numériques et analytiques antérieurs effectués visant la modélisation de telles structures sont résumés et commentés. Puis la démarche de la prise en compte des effets de cisaillement dans la loi de comportement en flexion d'une section de rotor fissurée est présentée et est validée par des calculs tridimensionnels tenant compte du contact unilatéral entre les lèvres de fissure. La démarche est basée sur une formulation énergétique du problème et peut être appliquée à toute géométrie de fissure. L'exploration par voie numérique de la réponse d'un rotor fissuré est présentée dans le troisième chapitre de cette thèse. Différents systèmes dynamiques sont considérés. Les parties saines du rotor sont représentées part des éléments de type barre ou poutre, et la section fissurée par un ressort non-linéaire pour tenir compte du mécanisme de respiration de la fissure. Vers la fin de cette partie, on présente une méthode originale de construction d'un élément fini de poutre comportant des fissures. Le dernier chapitre est consacré à l'étude analytique du système à deux ddl. Ainsi, plusieurs fonctions de respiration de la fissure sont examinées. La stabilité linéaire des solutions périodiques est étudiée vers la fin de ce chapitre par la théorie de Floquet. Finalement quelques paramètres vibratoires sont proposés comme indicateurs de la présence de fissures.
• Tenue à la fatigue des culasses : modélisation du traitement thermique et développement de nouvelles méthodes numériques.
  
  • Comte François
  , 2006. AFIN D'OBTENIR LES PROPRIETES METALLURGIQUES OPTIMALES DU MATERIAU, LES CULASSES AUTOMOBILES EN ALLIAGE D'ALUMINIUM SUBISSENT UN TRAITEMENT THERMIQUE (TREMPE-REVENU) GENERANT D'IMPORTANTES CONTRAINTES RESIDUELLES. LEUR MODELISATION EST NECESSAIRE POUR POUVOIR PREDIRE LA TENUE EN FATIGUE POLYCYCLIQUE. LES CONTRAINTES RESIDUELLES ETANT PILOTEES PAR LA THERMIQUE DE TREMPE, IDENTIFIER L'HISTOIRE THERMIQUE DU REFROIDISSEMENT EST PRIMORDIAL. LES COEFFICIENTS D'ECHANGE H(T), MODELISANT LES TRANSFERTS THERMIQUES AVEC L'EXTERIEUR, DETERMINENT LE REFROIDISSEMENT. LEUR EVOLUTION EST DEFINIE PAR UNE FONCTION ANALYTIQUE SIMPLE DONT LES PARAMETRES SONT RECALES PAR OPTIMISATION A PARTIR DE DONNEES EXPERIMENTALES. UNE FOIS L'HISTOIRE THERMIQUE SIMULEE CORRECTEMENT, LES CONTRAINTES RESIDUELLES SONT OBTENUES SUITE A UN CALCUL MECANIQUE METTANT EN EVIDENCE, DANS LES REGIONS A RISQUE, DES ZONES DE TRACTION DEFAVORABLES A LA TENUE EN SERVICE. LA PRISE EN COMPTE DE CET ETAT INITIAL PERMET ALORS DE CARACTERISER LES ZONES CRITIQUES EXPERIMENTALEMENT OBSERVEES. PAR AILLEURS, AFIN DE RENDRE L'OUTIL OPERATIONNEL EN BE, IL EST NECESSAIRE DE PROPOSER UNE METHODE NUMERIQUE PERMETTANT DE DIMINUER LES DUREES DE SIMULATION POUR LA RESOLUTION D'UN PROBLEME D'EVOLUTION ET POUR LA RECHERCHE DIRECTE DE LA REPONSE STABILISEE D'UNE STRUCTURE SOUMISE A UN CHARGEMENT CYCLIQUE. L'APPROCHE DEVELOPPEE REPOSE SUR LA METHODE A GRAND INCREMENT DE TEMPS ET LA METHODE CYCLIQUE DIRECTE : L'EQUILIBRE GLOBAL, ECRIT SOUS SA FORME RESIDUELLE, EST RESOLU SUR UNE BASE D'ONDELETTES REDUITE. DES GAINS SIGNIFICATIFS EN TEMPS CPU SONT OBTENUS POUR LA RECHERCHE DU CYCLE STABILISE.
• The formation of an Al–Cu–Co type decagonal quasicrystal in an [AlCuFe]–[AlCoNi] pseudo-binary alloy system
  
  • Lei Y.
  • Dubois J.
  • Calvo-Dahlborg M.
  • Dong C.
  • Zhang Z.
  Philosophical Magazine, Taylor & Francis, 2006, 86 (3-5), pp.475-481. (10.1080/14786430500254396)
  DOI : 10.1080/14786430500254396
• On the overall behavior, microstructure evolution, and macroscopic stability in reinforced rubbers at large deformations: I-Theory
  
  • Lopez-Pamies Oscar
  • Ponte Castañeda Pedro
  Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Elsevier, 2006, 54 (4), pp.807-830. This work presents an analytical framework for determining the overall constitutive response of elastomers that are reinforced by rigid or compliant fibers, and are subjected to finite deformations. The framework accounts for the evolution of the underlying microstructure, including particle rotation, which results from the finite changes in geometry that are induced by the applied loading. In turn, the evolution of the microstructure can have a significant geometric softening (or hardening) effect on the overall response, leading to the possible development of macroscopic instabilities through loss of strong ellipticity of the homogenized incremental moduli. The theory is based on a recently developed “second-order” homogenization method, which makes use of information on both the first and second moments of the fields in a suitably chosen “linear comparison composite,” and generates fairly explicit estimates—linearizing properly—for the large-deformation effective response of the reinforced elastomers. More specific applications of the results developed in this paper will be presented in Part II. (10.1016/j.jmps.2005.10.006)
  DOI : 10.1016/j.jmps.2005.10.006
• Identification d'obstacles en acoustique dans des domaines tridimensionnels bornés
  
  • Nemitz Nicolas
  • Bonnet Marc
  Revue Européenne de Mécanique Numérique/European Journal of Computational Mechanics, Hermès / Paris : Lavoisier, 2006, 15, pp.307-318. 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 par exemple 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 des exemples numériques. (10.3166/remn.15.307-318)
  DOI : 10.3166/remn.15.307-318
• Second-order theory for nonlinear composites and application to isotropic constituents
  
  • Idiart Martín I
  • Danas Kostas
  • Ponte Castañeda Pedro
  Comptes Rendus. Mécanique, Académie des sciences (Paris), 2006, 334 (10), pp.575-581. New prescriptions are proposed for the ‘reference’ fields in the context of the ‘second-order’ nonlinear homogenization method [P. Ponte Castañeda, Second-order homogenization estimates for nonlinear composites incorporating field fluctuations: I—Theory, J. Mech. Phys. Solids 50 (2002) 737–757], and are used to generate estimates for the effective behavior and first moments of the local fields in nonlinear composites. The new prescriptions yield simple, analytical expressions not only for the effective potentials, but also for the macroscopic stress-strain relation, as well as for the phase averages of the strain and stress fields. For illustrative purposes, ‘second-order’ estimates of the Hashin–Shtrikman type are provided for two-phase, transversely-isotropic composites with power-law phases, and are compared with exact results available for power-law, multiple-rank, sequential laminates. The agreement is found to be quite good for all ranges of nonlinearities and inclusion concentrations considered. (10.1016/j.crme.2006.06.006)
  DOI : 10.1016/j.crme.2006.06.006
• A computational lifetime prediction of a thermal shock experiment. Part II: discussion on difference fatigue criteria
  
  • Amiable Sébastien
  • Chapuliot Sébastien
  • Constantinescu Andreï
  • Fissolo Antoine
  Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, Wiley-Blackwell, 2006, 29, pp.219-228. The SPLASH experiment has been designed in 1985 by the CEA to simulate thermal fatigue due to cooling shocks on steel specimens and is similar to the device reported by Marsh in Ref. [1]. The purpose of this paper is to discuss the application of different fatigue criteria in this case. The fatigue criteria: dissipated energy, Manson Coffin, Park and Nelson, dissipated energy with a pressure term, are determined for the experiment using results from FEM computations presented in the first part of the paper (Part I) and compared with results from uniaxial and multiaxial experiments from literature. The work emphasizes the evolution of the triaxiality ratio during the loading cycle. (10.1111/j.1460-2695.2006.0983.x)
  DOI : 10.1111/j.1460-2695.2006.0983.x