Contribution au développement d'un modèle généralisé decaractérisation du comportement en flexion des profilés à parois minces

par Fabrice Payen

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Pascal Drazetic.

Soutenue en 1996

à Valenciennes .


  • Résumé

    En phase de préconception, il est indispensable d'avoir accès à une méthodologie simplifiée de dimensionnements des composants structuraux à parois minces soumis à des chargements de compression et de flexion. La caractéristique d'effondrement est déterminée à partir de modèles cinématiques. La compression a fait l'objet de travaux précédents. Nous nous intéressons ici au chargement de flexion. La littérature fait apparaitre quelques modèles limités à certains types de sections. Du fait de la diversité des géométries, nous avons entrepris le développement d'un modèle cinématique en flexion généralisé aux profilés à section arbitraire fermée ou ouverte. La première étape de notre démarche a pour objectif une description rigoureuse de la phase précédant l'effondrement, avec le calcul du mode critique de voilement et du moment maximum pour lequel nous distinguons les flambements élastique et plastique. La deuxième étape consiste à déterminer la réponse de post-effondrement où le moment chute et conduit à la ruine totale de la structure. Les composantes de compression et de flexion intervenant en termes de couplage, l'originalité a été de superposer un modèle en compression et un modèle en flexion, et d'extraire cinq mécanismes cinématiques de base représentatifs de toutes les configurations de pliage. Pour le calcul de la réponse en flexion, la section est décomposée en un ensemble de plaques reliées par des conditions aux limites. Le comportement de chaque plaque dépend de sa position par rapport à la fibre neutre et du mode de voilement associé qui est utilisé pour sélectionner le mécanisme cinématique. A chaque pas d'angle de pliage un bilan énergétique est pratiqué. Apres assemblage global de la section, nous calculons la caractéristique instantanée d'effondrement. Enfin, le modèle généralisé en flexion est confronté à des résultats expérimentaux ainsi qu'a des simulations numériques par éléments finis.

  • Titre traduit

    Contribution to the development of a generalized analytical model for the determination of bending behavior for thin-walled profiles


  • Résumé

    For the pre-design stage, we use a simplified method to dimension the thin-walled components of the frame subject to bending or compressive loads. The collapse behaviour is given by the kinematic models the previous work considered the compression. Now, we look at bending loads. The literature gives a few models, which are appropriate for particular section types. For each new type, we have a new collapse mode. We would make a generalised kinematic model for an arbitrary open and closed section. We have two steps. The goal of the first step is give the critical buckling mode and the peak moment. For that, we consider either the elastic buckling together with the post-buckling, or the plastic buckling alone. The second step is the post-collapse behaviour, where the capacity for the bending loads drop. As the bending component and the compressive component are coupled, the new feature of this work is to superpose the bending and the compressive models. We have found five new models, wich are representative of all the folding modes. To give the bending collapse moment, the section is decomposed into various plates connected by boundary conditions. The collapse behaviour depends on the buckling mode and the position relative to the neutral axis. For each angle increment, the energy dissipated by the plastic hinge is calculated. Afterwar,we make a global assembly for the section to give the instantaneous collapse moments. We have validated this result with a few experimental tests and finite element calculations.

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  • Détails : 1 vol. (111 f.)
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