Simulation numérique en dynamique rapide à l’aide de la méthode SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics). : Application à la biomécanique de l’impact

Numerical simulation of high speed dynamic problems using Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method. : Application to the biomechanics of impact

• Auteur / Autrice : Lorenzo Taddei
• Direction : Sébastien Roth, Nadhir Lebaal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 23/11/2017
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de technologie de Belfort-Montbéliard (1999-....)
• Jury : Président / Présidente : David Le Touzé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Roth, Nadhir Lebaal, Rade Vignjevic
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Lorong, Hakim Naceur

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique des fluides

Méthodes particulaires (analyse numérique)

Biomécanique

Mots clés libres

Méthode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)

Impact Pénétrant

Biomécanique

Dynamique Rapide

Axisymétrie

Smoothed Particle Hydrodynamics method

Penetrating Impact

Biomechanics

Fast Dynamics

Axis-Symmetry

Résumé

Dans le cadre de la simulation numérique portant sur la prédiction de phénomènes complexes, la modélisation de la pénétration d’un corps à travers un solide reste un challenge. Ceci est d’autant plus vrai si le corps impacté comporte une épaisseur importante devant les dimensions du projectile. Notamment, dans le contexte de la biomécanique des chocs, l’investigation des traumatismes suite à une blessure par balle, par un moyen numérique, nécessite la modélisation d’une zone pouvant être de plusieurs dizaines de fois supérieure aux dimensions du projectile sur un temps extrêmement court (de l’ordre de quelques dixièmes de milli-seconde). Les méthodes numériques dites classiques comme les éléments finis sont limitées dans ce domaine, dû en particulier à des problèmes de distorsions de maillage. Ce travail de thèse tente donc d’apporter une contribution dans le cadre de la modélisation des impacts pénétrants en proposant l'utilisation d’une méthode alternative sans maillage, la méthode "Smoothed Particle Hydrodynamics" (SPH).Méthode "Smoothed Particle Hydrodynamics, Impact Pénétrant, Biomécanique, Dynamique Rapide, Axisymétrie

Numerical simulation offers the possibility to investigate complexe phenomenons by giving access to useful informations about the evolution of a material system under constraints. Nevertheless, there are some situations where classical procedures, such as the Finite Elements Method (FEM), suffers from issues (e.g. mesh distorsions). One of these situations comes from a biomechanical context, where the investigation tends to observe the penetration of a projectile through human soft tissus. In this context, the objective of this Ph.D Thesis is to evaluate the capability of one alternative method, named Smoothed Particle Hydrodynamics method (SPH), to handle such modelling configurations.Smoothed Particle Hydrodynamics method, Penetrating Impact, Biomechanics, Fast Dynamics, Axis-symmetry