Mise en oeuvre de méthodes de dimensionnement par analyse appliquées aux équipements sous pression

par Philippe Rohart

Thèse de doctorat en Mécanique, Énergétique, Matériaux

Sous la direction de Saïd Hariri et de Stéphane Panier.


  • Résumé

    Le dimensionnement par analyse des équipements sous pression est encadré par des règles normalisées. Deux méthodologies s’opposent : une méthode de classification des contraintes élastiques, et une méthode élastoplastique basée sur les théorèmes d’analyse limite et d’analyse d’adaptation. La première a été mise au point dans les années 1960 et devient obsolète par rapport aux besoins technologiques et aux capacités de calcul actuelles, tandis que la seconde souffre de problèmes d’applicabilité.Le travail de thèse effectué a consisté dans un premier temps en une étude bibliographique, qui s’est penchée sur les aspects législatifs de ce secteur et sur les règles et critères de dimensionnement communément appliqués. Parmi les modes de ruine identifiés, deux d’entre eux – déformation excessive et déformation progressive – se sont détachés par leur importance. Ainsi, des méthodes directes prémunissant contre ces derniers, actuellement développées en laboratoires de recherches, ont été étudiées, implémentées, mises au point, et les critères de dimensionnement ont été ajustés afin de tenir compte des marges réglementaires. Différentes voies ont été explorées : l’analyse cyclique directe, l’ajustement de limite d’élasticité, ainsi que la compensation élastique.Par suite, les différentes méthodes ont fait l’objet d’études comparatives, portant sur leur précision, le temps de calcul qu’elles requièrent, ainsi que la relation entre ces deux grandeurs. Les modèles utilisés ont été variés, de cas académiques simples à une structure réelle, et ont permis de dégager des tendances, reliant l’intérêt de l’emploi d’une procédure à la complexité d’un problème à traiter.

  • Titre traduit

    Implementation of design by analysis methods with application on pressure vessels


  • Résumé

    Design by analysis of pressure vessels is placed within guidelines. Two methodologies are currently considered in international standards. The first one was proposed in the 60’ : it considers an elastic stress classification, depending on the nature of loads. It nowadays suffers from obsolescence, as technological demand and computational facilities increased considerably. The – much more recent – second one deals with elastoplastic calculations : it is based on limit and shakedown analysis theory, but causes applicative difficulties. The work achieved in this thesis begins with a state of the art, dealing with legal aspects of this industry, and detailing commonly-applied design rules and criteria. Several failure modes were identified, and the study focuses on two of them : gross plastic deformation and ratchet. Direct methods were selected for their relevance toward design considerations. Currently developed in research labs, they were studied, implemented, tested, and criteria were modified so as to take into account safety margins. Three solutions were explored : direct cyclic analysis, yield modification, and elastic compensation. For comparison purposes, methodologies were evaluated on academic and realistic cases. Accuracy and computational time were measured, along with the relation between these datas. Trends could be established, relating the pertinent use of a methodology to a problem complexity.

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