Outils de calcul performants pour le comportement non-linéaire des structures de charpentes métalliques

par Chadi El Boustani

Projet de thèse en Génie Civil

Sous la direction de Karam Sab.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec NAVIER (laboratoire) et de Matériaux et structures architecturés (equipe de recherche) depuis le 02-10-2017 .


  • Résumé

    Ce sujet de thèse s'inscrit dans le contexte de l'analyse de la résistance de charpentes métalliques soumises à des chargements dynamiques (sollicitations sismiques notamment), et en particulier, à la prise en compte du comportement non-linéaire des assemblages soumis à la plastification, au frottement et au décollement des éléments assemblés. En théorie, cette analyse peut être réalisée à l'aide d'éléments finis élastoplastiques ainsi que d'éléments de contact frottant. Malheureusement, la mise en œuvre pratique de ce type d'approche n'en permet pas une utilisation opérationnelle pour l'ingénieur. En effet, du fait de la forte non-linéarité du problème à résoudre, les algorithmes de résolution ont souvent beaucoup de mal à converger, empêchant d'obtenir un résultat fiable du point de vue de la sécurité. De plus, il est très difficile de réaliser le calcul à l'échelle de la structure complète en modélisant explicitement la géométrie tridimensionnelle de la charpente métallique, qu'il s'agisse du temps de calcul ou du temps passé par l'utilisateur à en décrire la géométrie. Il faut donc surmonter ces différentes difficultés en proposant un outil de calcul à la fois fiable sur la qualité du résultat, efficace du point de vue du temps de calcul et simple d'utilisation vis-à-vis de la description de la géométrie. Il s'agit là d'éléments essentiels pour permettre une diffusion auprès des ingénieurs des structures.

  • Titre traduit

    High-performance computational tools for modeling the non-linear behavior of steel structures


  • Résumé

    This thesis aims at developing efficient numerical tools for the analysis of steel structure subjected to dynamic loading, and in particular, taking into account the non-linear behavior of joints caused by plastic areas, friction and detachments. In theory, this type of analysis can be carried out using elastoplastic finite elements coupled with contact elements with frictional behavior. Unfortunately, the practical implementation of this type of approach is quite complex and hardly operational for many engineers. The numerical algorithms responsible for solving these highly non-linear models do not often converge easily and thus it is difficult to extract a reliable result. Moreover, it is very difficult to carry out the computation on the scale of the complete three-dimensional metallic structure. It is therefore necessary to overcome these difficulties by proposing an effective computational tool that can give reliable results without having to run for hours. The quality of the results, the taking into account of the geometrical details of the framework and the computation time are essential elements for today's structural engineers.