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Comportement Mécanique des Structures épaisses sur Fondations Elastiques
(2018-10-02) Houari Tarek; Encadreur: BENGUEDIAB Mohamed; Co-Encadreur: HOUARI Mohammed Sid Ahmed
الملخص (بالعربية) في هذا العمل ، تم تطوير نظرية مكررة من تشوه القص الأعلى بما في ذلك تأثير التمدد لتحليل تحليل الانحناء للوحات ساندويتش مدموجة وظيفية مدعومة ببساطة تستند إلى أساس مرن، هذه النظرية لديها خمسة مجهولين فقط ، وهي أقل من نظريات القص والتشويه العادي .النظرية المقدمة ثابتة من حيث التباين ، بدون عامل تصحيح القص يحتوي الحاضر على حقل إزاحة جديد يقدم متغيرات متكاملة غير محددة. يتم الحصول على معادلات الحركة باستخدام مبادئ .هاملتون وحلها عبر إجراء نافي يتم تنفيذ التقارب والتحقق من النموذج العددي النظري المقترح لإثبات فعالية النموذج كلمات البحث: لوحات ساندويتش - نظرية اللوحة الجديدة الانحناء - تأثير التمدد Résumé (Français et/ou Anglais) : Dans ce travail, une théorie raffinée de déformation de cisaillement d'ordre supérieur incluant l'effet d'étirement est développée pour l'analyse de l'analyse de flexion des plaques sandwich à gradation fonctionnelle simplement supportées reposant sur une fondation élastique. Cette théorie a seulement cinq inconnues, ce qui est encore moins que les autres théories de cisaillement et de déformation normale. La théorie présentée est cohérente sur le plan de la variation, sans le facteur de correction de cisaillement. Le présent a un nouveau champ de déplacement qui introduit des variables intégrales indéterminées. Les équations de mouvement sont obtenues en utilisant les principes de Hamilton et résolues via la procédure de Navier. La convergence et la validation du modèle numérique théorique proposé sont effectuées pour démontrer l'efficacité du modèle.
Contribution à la modélisation du comportement en rupture des fissures dans un milieu viscoélastique Cas des enrobés bitumineux
(2015-05-03) KERBOUA Mohammed; Encadreur: BENGUEDIAB Mohamed; Co-Encadreur: BENRAHOU Kouider Halim
:الملخص (بالعربية) إن تطبيق الإسفلت في مجال الهندسة المدنية متواجد بشدة في الوقت الحاضر. ويتركب من مادة رابطة لدنة ومواد معدنية مثل الحصى أو الحجر المجروش. وبالتالي لديه بنية مجهرية غير متجانسة، من خلال وجود العديد من المكونات يخلق المسام والشقوق الصغيرة. وقد ساعد تحليل تجريبي لتوضيح تأثير بعض العوامل على سلوك كسر اللزوجة في هذه المواد تحت تأثير الضغوط المختلفة. تحليل سلوك الإسفلت يتطلب وصفا جيدا من السلوك الميكانيكي للمواد. ومع ذلك، في كثير من الأحيان يتم تحليل هذا السلوك باستخدام نماذج مرنة. في هذه الدراسة، إننا نقترح إجراء تحليل أكثر واقعية مع مراعاة السلوك اللزج للإسفلت والتغير مع درجة الحرارة. وبعد عرض لسلوك النموذج المستخدم وتحديد الثوابت الميكانيكية، نقدم إثبات لصحة النموذج عن طريق إجراء إختبارات ميدانية تعقبها تحليل لسلوك طريق إسفلتي مثالي وعن طريق دراسة تأثير درجة الحرارة وعدد مرور السيارات (خفيفة و ثقيلة) على سلوك خصائص المواد المكونة له. تم استخدام اختبار الانحناء بـ3 نقط لتحديد هوية ومكان وآليات تلف هذه المواد أثناء الشحن. وأخيرا، نعرض عدد قليل من الدراسات حول انتشار الضرر باستخدام نماذج رقمية مرتبطة بطريقة العناصر المتناهية الصغر.وقد أظهرت نتائج هذا العمل تأثير عدد من الثوابت على تطور الضرر والشروخ (الشقوق) أثناء الإجهاد :الكلمات الرئيسية لزوجة مطاطية. دراسة تجريبية. الإسفلت. الانحناء بـ3 نقط. الإجهاد ؛ الضرر: النمذجة بطريقة العناصر المتناهية الصغر Résumé en Anglais : The coated bituminous ones and their applications in civil engineering are presented. These materials consist of a binder and mineral loads like the gravel or the crushed stone. They thus present a heterogeneous microstructure, by the presence of several components, the pores and the microscopic cracks. The experimental analysis made it possible to better determine the influence of some parameters on the viscoelastic behavior with the rupture of these materials subjected to the various requests. The analysis of the behavior of the roadways requires a good description of the mechanical behavior of constitutive materials. However, very often this behavior is analyzed using the elastic models. In this study, one proposes to carry out a more realistic analysis by taking of account the viscoelastic behavior of the bitumen binder and his variation with the temperature. After a presentation of the model of behavior used and the determination of the mechanical parameters, one presents a validation of the model on tests followed in situ by an analysis of the behavior of a standard roadway and by a study of the influence on this behavior of the properties of constitutive materials, the temperature and the number of passages. Then, the deflection test 3 points were used to identify and locate the damage mechanisms of these materials during the loading. Lastly, some studies on the propagation of the using damage of the digital models associated with the finite element method are presented. The results of this work showed the influence of a certain number of parameters on the evolution of the damage and the propagation of cracking during the requests. Key words: Viscoelasticity; Study experimental; Roadways; Inflection 3 points; Tire; Damage: Modeling by Finite elements.
CONTRIBUTION A L’ÉTUDE DU VOILEMENT DES PLAQUES COMPOSITES
(2015-11-18) KETTAF Fatima Zohra; Encadreur: BENGUEDIAB Mohamed; Co-Encadreur: TOUNSI Abdelouhed
Résumé (Français) : Ce travail porte sur l’étude du comportement du voilement des plaques en composite. Deux types de matériaux sont étudiés : Premièrement, on va faire une étude sur des plaques multicouche hybrides. Les différentes théories de plaques tenant compte ou négligent le cisaillement transversal sont présentées et les résultats obtenus par ces théories sont comparés. Les relations non linéaires déformation-déplacement d’ordre supérieur ont été considérées. En utilisant le principe de l’énergie potentielle, les températures critiques de voilement sont déterminées. Enfin, une étude paramétrique de l’influence de différents paramètres tels que : les rapports d’aspect : b/a et a/hT, l’épaisseur du métal, l’orientation des fibres et la séquence d’empilement sur la température critique de voilement est montrée et discutée. Les résultats numériques trouvés indiquent que l’addition des couches métalliques et la considération de la déformation due au cisaillement transversal ont un effet significatif sur le comportement du voilement thermique des plaques multicouches hybrides simplement appuyées. La deuxième étude est faite sur des plaques sandwich à gradient de propriété fonctionnel (FGM hybride) simplement appuyées en utilisant un nouveau modèle hyperbolique de déplacement. Contrairement des autres théories, cette théorie ne donne que quatre équations d’équilibre, le nombre des inconnues est alors seulement quatre, par comparaison avec cinq en cas d’autres théories de déformation de cisaillement. Ce modèle tient compte de la distribution parabolique des contraintes de cisaillement transversales et remplit la condition du cisaillement nul sur les surfaces supérieure et inférieure de la plaque sans employer un facteur de correction. On assume que les propriétés mécaniques et le coefficient de dilatation thermique varient à travers l’épaisseur selon une simple distribution de loi de puissance. Le noyau est homogène et fait d’un matériau isotrope. Les charges thermiques sont assumées uniformes, linéaires et non linéaires à travers l’épaisseur. Les résultats indiquent que l’indice de fraction de volume, le type de chargement et l’épaisseur des couches de la plaque ont une influence significative sur le voilement thermique des plaques sandwich à gradient de propriété fonctionnel. Puis, et en utilisant le même modèle de déplacement, on va changer la configuration de notre plaque : dans le premier type, le noyau est en céramique et les deux peaux en FGM, tandis que pour le deuxième type : les deux peaux sont en métal et céramique et le noyau est en FGM. On va employer la méthode de Rayleigh-Ritz. Les plaques sont supposées soit simplement appuyées soit encastrées. Les résultats trouvés montrent que la configuration de la plaque FGM ainsi que le type d’appui influent sur la charge critique du voilement des plaques sandwich FGM. Abstract (Anglais) : This work focuses on the study of the behavior of composite plates buckling. Two types of materials are studied : The first study was on thermal buckling behavior of hybrid multilayer plates was investigated in this paper. Different theories of plates taking into account or neglect the transverse shear are presented and the obtained results by these theories are compared. Nonlinear higher-order strain-displacement relations were considered. Using the principle of potential energy, the critical buckling temperatures are determined. Finally, a parametric study of the influence of various parameters such as: aspect ratios: b/a and a/hT, thickness of metal, fiber angle and stacking sequence on the critical buckling temperature is shown and discussed. Numerical results indicate that the addition of metal to a composite material and the consideration of the transverse shear deformation have a significant effect on the thermal buckling behavior of simply supported hybrid multilayer plates. In the second study, the thermal buckling behavior of functionally graded sandwich plates is studied using a new hyperbolic displacement model. Unlike any other theory, the theory is variationally consistent and gives four governing equations. Number of unknown functions involved in displacement field is only four, as against five in case of other shear deformation theories. This present model takes into account the parabolic distribution of transverse shear stresses and satisfies the condition of zero shear stresses on the top and bottom surfaces without using shear correction factor. Material properties and thermal expansion coefficient of the sandwich plate faces are assumed to be graded in the thickness direction according to a simple power-law distribution in terms of the volume fractions of the constituents. The core layer is still homogeneous and made of an isotropic material. The thermal loads are assumed as uniform, linear and non-linear temperature rises across the thickness direction. The results reveal that the volume fraction index, loading type and functionally graded layers thickness have significant influence on the thermal buckling of functionally graded sandwich plates. Then, using the same displacement model, we will change the configuration of our plate: the first type, the core is ceramic, while the two skins are composed of a FGM. For the second type: the two skins are metal and ceramic and core and FGM. We will use the method of Rayleigh-Ritz. The plates are assumed to be simply supported or clamped. The results show that the configuration of the FGM plate and the type of support affect the critical load of buckling of functionally graded sandwich plates.
Etude du comportement et de la résistance a l’impact du polyéthylène à haute densité (PEHD)
(2018-03-21) CHERIEF Mohammed Nadhir Djamel Eddine; Encadreur: BENGUEDIAB Mohamed; Co-Encadreur: NAIT-ABDELAZIZ Moussa
الملخص: الهدف من هذا العمل هو دراسة سلوك ومقاومة البولئيثيلين عالي الكثافة للتصادم، يحتوي الجزء الأول من هذا العمل على دراسة سلوك مواد البوليمر ثم إجراء دراسة ببليوغرافية على المواد البوليمرية الحرارية غير المتبلورة وشبه البلورية لفهم البنية المجهرية وآلية التشوه والتلف بالتجويف ثم دراسة تحليلية لوصف سلوك مقاومة البولئيثيلين عالي الكثافة للتصادم باستخدام معايير طاقة التصدع ثم دراسة الضرر لهذا النوع من البوليمر من خلال المحاكاة الرقمية على وحدات العناصر المعروفة. الجزء الثاني مخصص لدراسة السلوك الميكانيكي في التشوه الكبير للجزء الغير المتبلور عن طريق اختيار بوليمر غير متبلور (على سبيل المثال البولي كربونات). وتطوير نموذج (حراري للزوجة المرنة وللزوجة المطاطية المفرطة) صالح لمجموعة واسعة من درجات الحرارة وسرعة تشوه. Résumé : L’objectif de ce travail est d’étudier le comportement et la résistance à l’impact du polyéthylène à haute densité. La première partie de ce travail est focalisée sur l’étude du comportement des matériaux polymères. Une étude bibliographique sur des matériaux polymères thermoplastiques, amorphes et semi-cristallins, a été effectuée afin de comprendre leur microstructure et leur mécanisme de déformation et l’endommagement par cavitation ensuite une étude analytique pour décrire le comportement à l’impact du PEHD en utilisant les critères énergétique de rupture et par la suite examiner l’endommagement de ce type de polymère à travers des simulations numériques sur des volumes élémentaires représentatives. La deuxième partie est consacrée à l’étude du comportement mécanique en grande déformation de la partie amorphe en choisissant un polymère amorphe (par exemple le polycarbonate) et en développant un modèle thermo élastoviscoplastique viscohyperélastique valable pour une large gamme de température et de vitesse déformation. Abstract : The objective of this thesis is to study the behavior and impact resistance of high-density pol-ethylene. The first part of this work were focused on the study of the behavior of polymer materials. Bibliographical studies of thermoplastic, amorphous and semi-crystalline polymer materials was established in order to understand their microstructure and deformation mechanisms and cavitation damage then an analytical study to describe the impact behavior of HDPE using energy failure criteria and thereafter to examine the damage of this type of polymer through numerical simulations on representative elementary volumes. The second part is de-voted to studying the mechanical behavior of the amorphous part in large deformation by choosing an amorphous polymer (for example polycarbonate) and by developing thermo-elastoviscoplastic a viscohyperelastic model valid for a wide range of temperature and strain rate.
Etude du comportement mécanique des poutres en béton fissurées et renforcées par des matériaux composites
(2018-02-07) BENARBIA Djamila; Encadreur: BENGUEDIAB Mohamed
الملخص (بالعربية) : غالباً ما تتعرض المنشآت الخرسانية لظروف بيئية قاسية أو تلقى حمولات زائدة أين يتوجب مقاومتها بصفة مرضية أثناء فترة الخدمة مع استفاء جميع المهام التي صممت من أجلها. عندما تكون الهياكل غير قادرة على تحمل مثل هذه الظروف القاسية، حتما ستظهر بعض أعراض التدهور خاصة تلك التي تتعلق بظاهرة التشققات الخرسانية. تتسم الجسور بكثرة تعرضها لخطورة العيوب ذات الأسباب المتعددة، والتي غالباً ما تكون ناتجة عن سوء أشغال التنفيذ أو سوء التصميم أو أية أسباب أخرى عارضة؛ ما يؤدي إلى خرق المتانة والمقاومة (قدرة الحمولة) واستقرار الهياكل مما يؤدي إلى تدهور خطير قد يصل حتى الخراب أحيانا. تسمح مبادئ ميكانيك الانكسارات التطبيقية بالقياس الكمي لدرجة الضرر و التهديد الناتج عن ظاهرة انتشار الشقوق. ساهم إشراك معايير ميكانيك الانكسارات في حساب الهياكل الخرسانية لفهم أحسن لسلوكها إزاء التشققات قبل و بعد عمليات تدخل محتملة (إصلاح). في الوقت الحاضر، تعد طريقة إلصاق لوحات FRP أحد أساليب إعادة التأهيل الأكثر استخداماً في السوق بفضل فوائد المواد المركبة. بالإضافة إلى المقاومة الميكانيكية، والخصائص الأخرى، مثل الاستدامة، تعتبر غير كافية لبعض الهياكل القائمة، كانت موضوع دراسات متعمقة، مما أدى إلى تطوير نوع جديد من الخرسانة. ويشار إليها بالخرسانة المسلحة بالألياف. وأجريت دراسة مقارنة على أساس استخدام معيار تمزق يستند إلى الميكانيكا الخطية المرنة للكسروانتشار التشققات، والمطبقة على الهياكل الخرسانية المتصدعة، وتعزيزها في الانحناء بواسطة الإلتصاق الخارجي للوحات المركبة وكذلك الحزم المصنوعة من خرسانة الألياف. Résumé (Français et/ou Anglais) : Les ouvrages en béton sont souvent exposés à des conditions environnementales difficiles ou amenés à recevoir des surcharges très importantes auxquelles ils doivent résister afin de remplir de façon satisfaisante pendant leur période d'utilisation, toutes les fonctions pour lesquelles ils ont été conçus. Lorsqu'ils ne peuvent pas résister à ces conditions sévères, des désordres vont apparaitre, dont les plus fréquemment cités sont celles liées au phénomène de la fissuration du béton. Les ponts peuvent connaître des désordres de gravité très variable dont les causes sont multiples, ces désordres sont généralement dus à des défauts de conception, à une mauvaise mise en œuvre ou à des causes accidentelles ; ils hypothèquent la durabilité, la résistance (capacité portante) et la stabilité des ouvrages et peuvent entraîner leur dégradation, et parfois même leur ruine. Les principes de la mécanique de la rupture appliquée permettent de quantifier la nocivité et le degré de menace engendré suite au phénomène de la propagation des fissures. L’implication des critères de rupture dans le calcul des structures en béton a contribué à mieux comprendre leur comportement en fissuration avant et après une éventuelle intervention (réparation). De nos jours, le collage des plaques en FRP est l’une des méthodes de réhabilitation les plus utilisées dans le marché grâce aux avantages des matériaux composites. Parallèlement à la résistance mécanique, d’autres propriétés, telles que la durabilité, considérée comme insuffisante pour certains ouvrages existants, ont fait l’objet d’études approfondies, qui ont débouché sur la mise au point d’un nouveau type de béton, dénommé béton fibré. Une analyse multicritère munie d’une étude comparative est effectuée en s’appuyant sur l’utilisation d’un critère de rupture qui est basé sur la mécanique linéaire élastique de la rupture de propagation des fissures, appliquée pour des structures en béton fissurées et renforcées en flexion par collage extérieur des plaques composites ainsi aux poutres en béton à fibres.
Influence de l’écrouissage des matériaux sur la propagation de fissure de fatigue
(2018-02-20) KEBIR Tayeb; Encadreur: BENGUEDIAB Mohamed; Co-Encadreur: Abdellatif IMAD
الملخص (بالعربية) : هذا العمل يحمل نموذج حركية تكسير المواد من خلال الأخذ بعين الاعتبار ظاهرة تصلب تحدث في الجزء السفلي من صدع من التعب. ويستند هذا النموذج على افتراض النظر فواصل متتالية من قطع الاختبار الجزئي تمثل المنطقة الملدنات في الجزء السفلي من الكسر. ويتميز هذا اللدونة من قبل المعلمات من تصلب دوري للمواد. ويتكون النهج المعتمد من مواجهة بين النماذج المختلفة الموجودة في المؤلفات. وهذه المواجهة تسمح لنا بالوصول إلى البحث عن أهمية النماذج في نهج تنبئي لمدة الهياكل الميكانيكية الملتمسة في التعب. التحليل البارامتري لنماذج مختلفة سمح لنا لجعل الأمثل على أساس التحقق من صحة من خلال البيانات التجريبية المتعلقة بانتشار الشقوق التعب. مساهمة في نمذجة إجهاد سلالة فرض ضيق الحويصلات التعب، وذلك باستخدام ثلاثة أنواع من السبائك باستخدام رمز حساب أنسيس، سمح لنا لتحديد المعلمات من تصلب دوري. وأدت الدراسة إلى وضع نماذج قوية مع الأخذ بعين الاعتبار الظواهر الفيزيائية التي تحدث في الجزء السفلي من الكسر التعب. هذا النموذج يجب أن يتم التحقق من صحته ومواجهة نتائج النماذج الأخرى. وقد وضعت أداة تستند إلى واجهة رسومية تحت ماتلاب مما يتيح استخدام سهل وعملي للتنبؤ العمر من النماذج المقترحة. Résumé (Français et/ou Anglais) : Ce travail porte sur la modélisation de la cinétique de fissuration des matériaux en prenant en compte le phénomène d’écrouissage se produisant au fond d’une fissure de fatigue. Cette modélisation est basée sur une hypothèse considérant des ruptures successives de micro-éprouvettes représentant la zone plastifiée au fond d’une fissure. Cette plastification est caractérisée par les paramètres d’écrouissage cyclique des matériaux. La démarche adoptée consiste à une confrontation entre les différents modèles existants dans la littérature. Cette confrontation nous permettra d’aboutir à la recherche de la pertinence des modèles dans une démarche prédictive de la durée des structures mécaniques sollicitées en fatigue. L’analyse paramétrique des différents modèles nous a permis de faire une optimisation basée sur une validation via les données expérimentales relatives à la propagation de fissures de fatigue. Une contribution à la modélisation de la fatigue oligocyclique à déformation imposée, en utilisant trois types d’alliages à l’aide du code de calcul ANSYS, nous a permis de déterminer les paramètres de l’écrouissage cyclique. L’étude a débouché sur une modélisation robuste prenant en compte les phénomènes physiques se produisant au fond d’une fissure de fatigue. Cette modélisation devra être validée et confrontée aux résultats d’autres modèles. Un outil informatique basé sur une interface graphique sous MATLAB a été développé permettant une utilisation facile et pratique de la prédiction des durées de vie à partir du des modèles proposés.
Modélisation du Comportement en rupture des joints soudés
(2016-06-05) EL AHMAR Kadi; Encadreur: BENGUEDIAB Mohamed
Résumé (Français et/ou Anglais) : Le soudage est un procédé d’assemblage très connu dans l’industrie mécanique, pour cela diverses études et recherches sont intéressées par ce domaine, la variation des procédés a permis aux chercheurs d’approfondir leurs recherches dans la rupture et l’endommagement des structures soudées. A cet effet, le but de notre thèse est l’étude de la déchirure ductile des joints soudés d’un acier A48-AP. Des essais de traction ont été réalisés sur des éprouvettes prismatiques ont permis d’établir le comportement local (contrainte vraie- déformation vrai) dans chacune des zones du joint. Les résultats de différents essais de cette étude vont servir pour la modélisation du comportement mécanique des joints soudés. L’objectif de ce manuscrit est de mettre en évidence l’influence de l’hétérogénéité de la microstructure des joints soudés sur le comportement mécanique de la structure, ainsi qu’une simulation numérique par le modèle de GTN est appliqué sur des éprouvettes axisymetriques entaillées pour modéliser l’effet de la triaxialité sur l’endommagement de la structure soudée. La méthode de la cellule va être utile dans notre travail pour une validation de l’effet de triaxialité et de modéliser l’effet de la taille des porosités sur le comportement mécanique des aciers soudés.