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Thèse de doctorat en Génie mécanique
Sous la direction de Jean-François Jullien.
Soutenue en 1995
à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique (MEGA) (Villeurbanne) , en partenariat avec LBS – Laboratoire des Bétons et Structures (Lyon, INSA) (laboratoire) .
De nos jours, les coques cylindriques offrent de multiples applications, tant dans le domaine des techniques avancées (l'aéronautique, le spatial, le nucléaire, etc. . . ), que tout simplement dans la vie courante. Pour ce, leur optimisation s'imposent, d'où une augmentation du risque d'instabilité (flambage). Sachant que la plupart des matériaux de construction (bétons, métaux, alliages, bois, résines, etc. . . ) présente un caractère visqueux, il importe alors d'étudier l'interaction qui existe entre le flambage et le phénomène de fluage. Actuellement, il est acquis qu'il existe une forte analogie entre le comportement d'une coque cylindrique en flambage élastique ou élasto-plastique et de fluage. Aussi, la charge critique de flambage instantané (élastique ou élasto-plastique) dépend étroitement de la présence des imperfections. Citons à titre d'exemple, les défauts géométriques, la variation des caractéristiques physiques du matériau et l'imperfection des conditions aux limites. Ainsi, il est donc nécessaire dans une étude de flambage par fluage, d'analyser les effets de l'interaction de ces paramètres et du fluage sur la durée de vie d'une telle structure. Notre travail vise à analyser au moyen d'expériences couplées aux calculs numériques, le phénomène de flambage par fluage dans les domaines visco-élastique et visco-élasto-plastique et à peser l'influence des paramètres cités ci-dessus sur la valeur du temps critique. Les résultats de cette analyse permettront, d'une part, de fournir une base de données utile à l'élaboration d'une règle de dimensionnement et d'autre part, moyennant un modèle simple, d'élaborer une formule analytique permettant d'obtenir la durée de vie d'une coque cylindrique sous une charge constante de pression latérale externe. Les spécimens étudiés sont des coques quasi-parfaites obtenues par électrodéposition de nickel (matériau "particulier" de laboratoire). Les conditions aux limites sont très proches de l'encastrement parfait, conditions retenues dans les calculs. Compte tenu du choix du matériau, notre travail a été réalisé à température ambiante. La méthodologie d'analyse reste valable pour l'étude d'autres coques, sous d'autres températures et quelque soit le type du matériau, à conditions qu'il soit sensible au fluage.
= Creep Buckling Of Cylindrical Shells Under Lateral External Pressure
[Owing that cylindrical shells are used in many areas (aeronautic, spatial, nuclear, etc. . . ) and in every day life, then, they must be more and more thin, therefore the risk of instability (buckling) is increased. Most of building materials (concretes, metals, wood, resins etc. . . ) presents a viscous character and it becomes important to study interaction between buckling and creep phenomenon ( creep buckling). Nowadays, a strong similarity between creep buckling behaviour and elastic or elastoplastic buckling behaviour of cylindrical shells is established. Critical load of instantaneous buckling ( elastic or elastoplastic buckling) depends; on the one hand, on the presence of initial geometrical imperfections and the kind of boundary conditions and, on the other hand, on the effects of geometrical and material non linearities. So, in a creep buckling study, it is important to analyse the effects of those parameters and creep on the life time of this kind of structure. The aim of this work is to analyse, by both experiments and numerical calculations, the creep buckling phenomenon and to appreciate the influence of the all above-mentioned parameters on the critical time value. The test and numerical results constitute a data base, used in the establishment of design code and of the formula which allow to obtain the critical time of cylindrical shell under constant lateral external pressure. The studied specimens are quasi-perfect circular cylindrical shells, made by nickel electroplating. Because each specimen presented at each edge an infinitely rigid flange, integral with the shell, the experimental boundary conditions are considered as ideal embedding conditions for the calculations. Experiments are realised at room temperature. The same reasoning can be applied to other shells made up of other materials which are sensitive to creep and tested under other temperatures. ]
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