Caractérisation et modélisation de la dissipation sous impact

par Nicolas Vacca

Projet de thèse en Génie Civil

Sous la direction de Pierre Argoul.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec EMGCU - Expérimentation et modélisation pour le génie civil et urbain (laboratoire) depuis le 03-10-2016 .


  • Résumé

    La méthode actuellement utilisée par EDF pour la prise en compte de la chute d'avions de masse et taille significatives dans le dimensionnement ou la justification des ouvrages nucléaires est la suivante : 1- A partir de données structurelles sur les avions, détermination d'un diagramme de chargement temporel (force-temps) correspondant à la chute de l'avion sur une surface infiniment rigide (méthode dite “de Riera”) ; 2- Application de ce chargement sur un modèle EF dans le code explicite Europlexus. La zone de choc et son voisinage sont dotés d'une loi de comportement non linéaire associée à un phénomène de dissipation supplémentaire via un amortissement de Rayleigh de 2 à 4 % dans la gamme de fréquences d'intérêt de la structure. Le reste du bâtiment est doté d'une loi de comportement élastique ainsi que d'un amortissement de Rayleigh de 4% à 7% sur la même bande de fréquences. On peut identifier deux limitations à l'utilisation d'un amortissement de Rayleigh dans ces simulations numériques : – l'amortissement de Rayleigh est issu de méthodes de résolution modales alors que ces cas de charge sont traités comme des phénomènes d'ondes progressives ; – l'amortissement effectif est sous-évalué au centre de la bande de fréquence, et sur-évalué à l'extérieur de la bande de fréquence de calage par rapport à l'amortissement « cible ». L'objectif de ce travail de thèse est de « mieux » prendre en compte les phénomènes dissipatifs lors d'un impact par : – Le traitement de signaux d'essais d'impact. A l'aide de méthodes temporelles, fréquentielles, ou mixtes temps-fréquence, on évaluera la dissipation sous impact de structures en béton armé. Les résultats des essais VTT Impact et des essais IRIS Phase 3 (à venir) seront à disposition du doctorant. Des essais spécifiques pourront également être envisagés dans le cadre de la thèse. – La modélisation de la dissipation. Il s'agira de choisir une modélisation qui puisse être transposable à une méthode de résolution explicite. Un état de l'art permettra de cerner, parmi l'ensemble des modèles actuels ou émergents, les forces et faiblesses du modèle retenu et sa capacité à représenter les phénomènes dissipatifs identifiés précédemment. – La mise en œuvre du modèle de dissipation retenu dans le code de calcul explicite Europlexus, sa calibration sur des essais « simples » puis sa qualification sur la base de résultats d'essais.

  • Titre traduit

    Identification and modelling of energy dissipation under impact load


  • Résumé

    The method currently used by EDF for the safety assessments of new or existing nuclear power plants is the following : From aircraft structural data, a reaction -- time curve during impact is computed (“Riera curve”) This loading is applied on a FE model with Europlexus. The impact zone and its vicinity are assigned a nonlinear material and an additional Rayleigh damping of 2% to 4% in an appropriate frequency range. All other elements of the model are assigned an elastic material with a 4% to 7% Rayleigh damping in the same frequency range. There are two limits to the use of Rayleigh damping in these FE analyses : Rayleigh damping comes from modal analysis, and these loadings are analysed using an explicit FE software. The effective damping of the modes whose frequency is inside the chosen frequency range are underestimated, and the modes whose frequency is outside the chosen frequency range have an overestimated effective damping The aim of this thesis is to better represent dissipative phenomena in a structure under an impact load through : The processing of signals of impact test results. Using time, frequency, or time -- frequency analysis, the dissipation inside the structure will be evaluated. The modelling of dissipation. The model must be compatible with an explicit method. The implementation of the model in the explicit software Europlexus, its calibration through simple tests and qualification through available benchmarks.