Simulation des interactions outil-sol. Application aux outils de traitement des sols

par Cécile Nouguier

Thèse de doctorat en Mécanique. Génie mécanique. Génie civil

Sous la direction de CLAUDE BOHATIER.

Soutenue en 1999

à Montpellier 2 .


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  • Résumé

    Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du groupement thematique sols de surface dont le but, a long terme, est l'optimisation du processus de scarification utilise lors du deminage d'un sol. Il existe des modeles analytiques de coupe de sol bases sur des hypotheses simplificatrices pour l'ecoulement et le comportement du sol. Pour mieux comprendre les mecanismes provoques au cours du deplacement de l'outil, nous avons realise des simulations numeriques de l'action d'un outil de geometrie simplifiee (lame ou dent) sur la couche superficielle d'un sol. Les sols de surface etant mal connus (faible pression de confinement, presence de vegetation), nous en avons considere deux representations modeles : un materiau granulaire sec et un milieu continu elasto-viscoplastique. En ce qui concerne les simulations avec un materiau granulaire sec, nous avons utilise les logiciels de j. J. Moreau bases sur la methode contact dynamics. Le materiau granulaire est modelise comme une collection de grains rigides (polygones en 2d et spheres en 3d) contenus dans une boite. Nous avons etudie les deformations provoquees par le deplacement d'une lame : champ des vitesses et localisation de la deformation (definition d'un tenseur vitesse de deformation). Compte tenu de la nature granulaire du materiau, les efforts subis par la lame presentent de brusques variations, d'autant plus importantes que les grains constituant l'echantillon sont gros et que la vitesse de coupe est elevee. Nous avons calcule une force moyenne, dont le niveau est comparable a celui fourni par les modeles analytiques, ainsi que l'inclinaison et le point d'application de la resultante. De plus, nous avons mene une analyse statistique des fluctuations de force. Elle conduit a une densite de probabilite dont la decroissance est bien approchee par une exponentielle, quelle que soit la taille des grains. Dans le cas de la modelisation du sol par un milieu continu, nous avons inventorie et expertise plusieurs logiciels de calculs par elements finis. Notre choix s'est porte sur les logiciels forge2 et forge3 developpes par le cemef. Ils nous ont permis de realiser des simulations de l'action d'une lame sur un materiau viscoplastique incompressible, montrant la faisabilite d'un tel traitement.

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Informations

  • Détails : 144 p
  • Annexes : Bibliogr. p. 139-144

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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 99.MON-194
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  • Bibliothèque : Université de Montpellier. Bibliothèque du LMGC.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH-NOU-1999
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