Sur le dimensionnement des structures en verre trempé : étude des zones de connexion

par Fabrice Bernard

Thèse de doctorat en Mécanique. Génie mécanique. Génie civil

Sous la direction de Laurent Daudeville.

Soutenue en 2001

à Cachan, Ecole normale supérieure .


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  • Résumé

    L'objectif de ce travail est de favoriser le developpement du verre trempe en tant que reel materiau de structure, dans le domaine du genie civil. Dans l'optique de realisation de poutres de longue portee ou de poutres profilees, faites a partir d'elements en verre plat, l'etude des zones de connexion se revele indispensable. Ce memoire presente l'etude detaillee du potentiel de la liaison par introduction d'un connecteur metallique dans un trou de la plaque de verre. Dans un premier temps, l'etat de contraintes residuelles, apres trempe thermique, est modelise par elements finis. Le modele de narayanaswamy est utilise pour decrire le comportement thermomecanique du verre. Les differents echanges de chaleur sont analyses. Le rayonnement thermique, complexe dans le cas d'un materiau semi-transparent, est pris en compte par le biais des emissivites surfacique et volumique. Les coefficients de convection forcee sont identifies de maniere experimentale grace a la realisation d'un appareillage specifique experimental. Les contraintes residuelles calculees sont ensuite verifiees par des mesures photoelastiques. Dans un deuxieme temps, l'etat de contraintes du au chargement du connecteur metallique est considere. Ce travail comporte une partie experimentale et une partie numerique, ces deux approches etant developpees en parallele puis confrontees. La modelisation par elements finis elaboree est validee en deux temps : par fractographie en comparant les valeurs des contraintes mesurees et calculees, et par photoelasticite en simulant en 3d les images photoelastiques. Une methode de superposition des deux etats de contraintes est proposee, et utilisee afin d'etablir un critere de rupture sur le verre trempe thermiquement. Ces resultats sont alors appliques au dimensionnement des trous, et une premiere methode de dimensionnement des zones de connexion est proposee. Cette methode garantit la perennite des assemblages. Enfin, des discussions concernant la rupture sont abordees. Le role endommageant de la bague est montre, la guerison par la trempe des defauts superficiels est prouvee et quantifiee, et finalement des elements pour une approche deterministe de la rupture sont avances.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (208 p.)
  • Annexes : 67 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Lorraine. Direction de la documentation et de l'édition. BU Ingénieurs.
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  • Cote : TFE BERNARD F.
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