Dynamique explicite pour la simulation numérique de propagation de fissure par la méthode des éléments finis étendus

par Thomas Menouillard

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Alain Combescure.


  • Résumé

    Les outils de simulations sont de plus en plus performants permettant une description très fine des phénomènes. De plus ces outils ne se limitent plus à la mécanique linéaire, mais sont développés pour décrire des comportements plus compliqués allant jusqu'à la ruine des structures. Un chargement dynamique ou statique peut ainsi engendrer un endommagement, une fissuration puis une rupture de la structure. La dynamique rapide permet de simuler des phénomènes tels que des chocs et impacts sur structure. Le domaine d'application est très varié. Il concerne par exemple l'étude de la durée de vie et les scénarios d'accidents de la cuve du réacteur nucléaire. Il est alors très intéressant pour les codes de dynamique de pouvoir prédire de tels phénomènes: l'évaluation de l'endommagement dans la structure et la simulation de propagation de fissure constituent un enjeu essentiel. Pour ce faire la méthode des éléments finis étendus a l'avantage de s'affranchir de remaillage et de projection de champs. Effectivement la fissure est décrite cinématiquement via une stratégie appropriée d'enrichissement sur des degrés de liberté supplémentaires. On met en évidence ensuite les difficultés liant la discrétisation spatiale de cette méthode avec la discrétisation temporelle d'un schéma de calcul explicite : l'écriture diagonale de la matrice de masse et le pas de temps de stabilité associé. On présente donc deux méthodes de diagonalisation de matrice de masse basées sur la conservation de l'énergie cinétique, et des études de pas de temps critiques pour divers éléments finis enrichis. On montre que le pas de temps n'est pas plus pénalisant que celui du problème éléments finis standard.

  • Titre traduit

    Explicit dynamics for numerical simulation of crack propagation with the extended finite element Method


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    = Explicit dynamics for numerical simulation of crack propagation with the extended finite element Method


  • Résumé

    Numerical tools are still more efficient and allow a good description of physical phenomena. Moreover these tools are not restricted to linear mechanics, but are a Iso developped for more complex behaviour such as fracture. Dynamic or static loadings can create damage, micro cracks and then fracture of structure. Fast dynamic allows to compute phenomena such as crash, impacts on structure. Application domain is really broad; th us it a Iso concerns resistance and accidents for nuclear reactor tank. Lt is interesting for numerical codes to be able to predict these situations: damage evolution and crack propagation consist in being an essential challenge. Th us the eXtended Finite Element Method allows to avoid remeshing and field projection. The crack is kinematically described by the use of additional degrees of freedom. One can underline the difficulties between the eXtended Finite Element Method and the explicit lime integration: the diagonal mass matrix and the corresponding critical lime step. One presents two lumping techniques based on the conservation of kinetic energy, and critical time steps of enriched elements. One demonstrates thal the critical lime step is almost the same !han the one corresponding to the finite element problem, and is independant of the position of the crack.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (174 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 161-174

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3262)
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