- [ VRPG-Doc] Génie civil --- هندسة مدنية

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Application des théories à ordre élevé de déformation de cisaillement pour l’étude du comportement mécanique des plaques épaisses
(2016-06-09) BOUKHARI Ahmed; Encadreur: ADDA BEDIA El Abbas
Résumé (Français et/ou Anglais) : Résumé Dans ce travail Une théorie efficace de la déformation par cisaillement est développée pour l'analyse de la propagation d'ondes d'une plaque à gradient infini en présence d'environnements thermiques. En divisant le déplacement transversal en flexion et en cisaillement, le nombre des inconnues des équations de la théorie actuelle est réduit, et par conséquent, il est simple de l’utiliser. Les effets thermiques et les propriétés du matériau dépendant de la température sont tous deux pris en compte. Le champ de température est supposé être une distribution uniforme sur la surface de la plaque et variée dans le sens de l'épaisseur seulement. Les propriétés du matériau sont supposées être dépendantes de la température, et classés dans le sens de l'épaisseur selon une distribution de loi de puissance simple en termes de fractions de volume des constituants. Les équations de la propagation des ondes dans la plaque fonctionnellement graduée sont dérivées en utilisant le principe de Hamilton et le concept de la surface neutre physique. Il n'y a pas d'effet de couplage étirement-flexion dans la formulation basée sur la surface neutre, et par conséquent, les équations et conditions aux limites de la plaque fonctionnellement graduée en fonction de la surface neutre ont les formes simples par rapport à celles des plaques isotropes. La relation de dispersion analytique de la plaque fonctionnellement graduée est obtenue en résolvant un problème de valeurs propres. Les effets des distributions de fraction volumique et la température sur la propagation des ondes de la plaque fonctionnellement graduée sont discutés en détail. On peut en conclure que la théorie actuelle est non seulement précise, mais aussi simple pour prédire les caractéristiques de propagation des ondes dans la plaque fonctionnellement graduée. Les résultats obtenus peuvent être utilisés dans les techniques d'inspection par ultrasons et surveillance des structures de santé. Mots-clés : propagation des ondes ; plaque Fonctionnellement graduée ; Les effets thermiques ; théorie efficace de déformation de cisaillement ; position de surface neutre Abstract An efficient shear deformation theory is developed for wave propagation analysis of an infinite functionally graded plate in the presence of thermal environments. By dividing the transverse displacement into bending and shear parts, the number of unknowns and governing equations of the present theory is reduced, and hence, makes it simple to use. The thermal effects and temperature-dependent material properties are both taken into account. The temperature field is assumed to be a uniform distribution over the plate surface and varied in the thickness direction only. Material properties are assumed to be temperature-dependent, and graded in the thickness direction according to a simple power law distribution in terms of the volume fractions of the constituents. The governing equations of the wave propagation in the functionally graded plate are derived by employing the Hamilton’s principle and the physical neutral surface concept. There is no stretching–bending coupling effect in the neutral surface-based formulation, and consequently, the governing equations and boundary conditions of functionally graded plates based on neutral surface have the simple forms as those of isotropic plates. The analytic dispersion relation of the functionally graded plate is obtained by solving an eigenvalue problem. The effects of the volume fraction distributions and temperature on wave propagation of functionally graded plate are discussed in detail. It can be concluded that the present theory is not only accurate but also simple in predicting the wave propagation characteristics in the functionally graded plate. The results carried out can be used in the ultrasonic inspection techniques and structural health monitoring. Keywords: Wave propagation; Functionally graded plate; Thermal effects; Efficient shear deformation theory; Neutral surface position.
DETERMINATION DES CHARGES CRITIQUES DE FLAMBEMENT DES PLAQUES COMPOSITES
(2015-12-09) BENSELAMA KHADIDJA; Encadreur: EL MEICHE NOUREDDINE
الملخص (بالعربية): يهدف هذا العمل إلى تنفيذ الأسلوب التحليلي الذي يعالج سلوك انحناء الهياكل المركبة الهجينة على أسس مرنة نوع وينكلر-باسترناك وتحت الأحمال الموحدة و المزدوجة. عدم استقرار الصفائح المركبة بالانحناء هو ظاهرة معقدة جدا. الأحمال من انحناء الصفائح المركبة يمكن أن تكون حاسمة ويجب أن تكون ممثلة بشكل صحيح من قبل مجموعة متنوعة من النماذج الهيكلية للتنبؤ بسلوكهم. لدراستها استخدمنا نموذج مبسط. واستندت الصياغة على نظرية ذات الترتيب العالي من خلال اعتماد حقل من أربعة متغيرات و مبدأ الطاقة الكامنة لبناء معادلات التوازن. وتم الحصول على الحلول باستخدام تقنية نافيير.والنتائج المتحصل عليها بالنظرية المقترحة (مع أربعة مجاهيل ) تم مقارنتها مع النظريات الأخرى الموجودة في هذا المجال. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais): Le présent travail vise à mettre en œuvre une démarche analytique qui traite le comportement en flambement des structures en matériaux composites hybrides reposant sur fondations élastiques de type Winkler-Pasternak sous chargement uni et biaxials. L’instabilité par flambement des plaques stratifiées est un phénomène très complexe, Les charges du flambement des plaques en matériaux composites peuvent être critiques et elles doivent être proprement représentées par variété de modèles de structures afin de prévoir leur comportement. Pour étudier leur comportement vis-à-vis le flambage nous avons employé un modèle simplifié. La formulation a été basée sur la théorie d’ordre élevé en adoptant un champ de déplacement à quatre variables ; nous présentons ensuite la formulation du problème d’instabilité en élisant le principe de l’énergie potentielle pour la construction des équations d’équilibre. La plaque utilisée pour cette étude est simplement appuyé soumise à différentes conditions de chargement (des charges uni-axiales et bi-axiales) et reposant sur des fondations élastiques de type Winkler –Pasternak. Les solutions analytiques sont obtenues en utilisant la technique de Navier .L’influence des différents paramètres géométriques et matériels sont entrepris pour calculer les charges critiques de flambement .Les résultats numériques obtenus par l'analyse actuelle du flambement des plaques stratifiées sont comparés à ceux trouvés dans la littérature.
Etude des propriétés nano-mécaniques d’un béton
(2018-04-25) BENKABOU Rim; Encadreur: ASROUN Aïssa
الملخص (بالعربية) : تهدف هذه الأطروحة إلى تطوير طريقة التجانس العددي متعددة المستويات التنبؤ بخصائص اللزوجة اللزجة من الخرسانة عالية الأداء (BHP)، حيث يتم تحليل التغاير التركيبية المجهرية بواسطة نانو اندوتاتيون. الإجراء أجريت التجانس في مستويين وفقا للبنية المجهرية للخرسانة BHP من: المستوى المقابل للمصفوفة المكونة من منتجات الترطيب والكلنكر والرماد ، والمستوى المقابل للملاط الذي يحتوي على المسامية والمجاميع. السلوك مطاط-فيسكو -بلاستيك من المراحل التركيبية المفردة الفردية من المصفوفة يتم التعرف عليها من بيانات نانو اندوتاتيون. يتم تنفيذ طريقة عكسية باستخدام محاكاة العناصر المحدودة لاختبار نانو اندوتاتيون جنبا إلى جنب مع إجراء التحسين الرقمي. ثم يتم استخدام النتائج الميكروميكانيكية معلمات المدخلات للتجانس الأيوني اللامسوجي الرقمي على نطاق واسع المجهرية. يتم تحليل المستوى المقابل للملاط عن طريق التجانس الرقمي باستخدام محاكاة العناصر المحدودة للتنبؤ بالخصائص الكلية للخرسانة. ال تتم مقارنة النتائج مع النتائج التجريبية والتحليلية العيانية من الأدب تظهر اتفاقا جيدا. يعطي الإجراء الذي تم تطويره في هذا العمل نتائج واعدة للتنبؤ خصائص السلوك مطاط-فيسكو -بلاستيك للخرسانة (BHP) ويمكن تمديدها إلى قوانين السلوك الأخرى، بما في ذلك الضرر. الجزء الأخير من الأطروحة مكرسة للدراسة التجريبية للخرسانة أعدت مع اثنين من المواد المساعدة المختلفة. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) : Cette thèse vise à développer une méthode d'homogénéisation numérique multi-échelle pour la prédiction des propriétés élasto-viscoplastiques d'un béton à haute performance (BHP), où les hétérogénéités microstructurales sont analysées par nanoindentation. La procédure d'homogénéisation a été effectuée en deux niveaux en fonction de la microstructure du BHP : le niveau correspondant à la matrice composée de produits d'hydratation, de clinker et de cendre volante, et le niveau correspondant au mortier qui contient la porosité et les agrégats. Le comportement élasto-viscoplastique des phases microstructurales individuelles de la matrice est identifié à partir des données de nanoindentation. Une méthode inverse est réalisée en utilisant la simulation par éléments finis des tests de nanoindentaion combinée à une procédure d'optimisation numérique. Les résultats micromécaniques sont ensuite utilisés comme paramètres d'entrée pour l'homogénéisation élasto-viscoplastique numérique à l'échelle microscopique. Le niveau correspondant au mortier est analysé par homogénéisation numérique en utilisant la simulation par éléments finis pour prédire les propriétés globales du béton. Les résultats sont comparés aux résultats expérimentaux et analytiques macroscopiques issus de la littérature montrant un bon accord. La procédure développée dans ce travail donne des résultats prometteurs pour la prédiction des propriétés élasto-viscoplastiques du BHP et peut être étendue à d'autres lois de comportement, y compris l’endommagement. La dernière partie de la thèse consacrée à l'étude expérimentale de deux bétons préparés avec deux adjuvants différents.
Application de la théorie du gradient de déformation à l’étude de la réponse des structures multi échelles
(2015-09-13) BELLIFA Hichem; Encadreur: BENRAHOU Kouider Halim
الملخص (بالعربية) : الغرض من هذا العمل هو دراسة استجابة الميكانيكية هياكل متعددة النطاق باستخدام نظرية القص تشوه. ويسلط الضوء على فئتين رئيسيتين هما المقياس النانوي وmacroscale. نقدم نظرية الدرجة الأولى الجديدة من سلالة القص (NFSDT) في حالة من الاهتزاز والسلوك الديناميكي للصفائح. يتم تقليل عدد من المجاهيل هذه النظرية بالمقارنة مع النظريات التقليدية من الدرجة الأولى وأعلى القص أجل تشويه. معادلات تشوه المحوري وعرضية من لوحات متدرج وظيفيا وتحديدها استنادا إلى هذه النظرية الدرجة الأولى من سلالة لوحة القص ومفهوم المادي للسطح محايد. في هذه النظرية، لا وجود للرضوخ غشاء تأثير اقتران في صياغة استنادا إلى منطقة محايدة، وبالتالي فإن المعادلات التي تحكم والشروط الحدية من خصائص لوحات التدرج في السطوح محايدة لها شكل بسيطة كما هو الحال في حالة وحات النظائر. لتقييم مدى دقة هذه الصيغة، وقد قدم العديد من المقارنات. ومن هنا يمكن للمرء أن يستنتج أن نظرية المقترحة هي دقيقة وبسيطة في حل الانحناء ثابت والسلوك الاهتزاز الحر للصفائح المتدرجة وظيفيا. بالإضافة إلى مقياس النانو نظرية غير محلية من الصفر النظام القص تشويه للعوارض ما بعد التواء بين الدول هو تقديم النانو. أصالة هذه الصيغة هي بالإضافة إلى إدراج تأثير استجابة غير محلية التالية نظرية غير محلي مرنة Eringen، النظر في تأثير تشوه في انزياح في استخدام قوى القص بدلا من حركة دورانية كما يدل على ذلك النظريات تشوه القائمة. ويتم الحصول على معادلات التوازن باستخدام مبدأ عمل الظاهري وEringen التفاضلية غير المحلية للعلاقات التأسيسية. الحمل التواء النقدي ومدى الاستجابة غير الخطية الساكنة في حالة ما بعد التواء لحالة الحزم دعمت ببساطة وتم تحديدها جزءا لا يتجزأ من نانو النطاق المضمنة. الكلمات الرئيسية: صفائح متدرجة وظيفيا. نظرية الدرجة الأولى القص تشوه؛ موقف سطح محايد. نانو الحزم. بعد التواء. مرونة غير محلية. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) : Le présent travail a pour but d'étudier la réponse mécanique des structures multi-échelles en utilisant la théorie de déformation de cisaillement. Deux grandes catégories sont mises en évidence à savoir l’échelle nano et l’échelle macro. On présente une nouvelle théorie de premier ordre de déformation de cisaillement (NFSDT) pour le cas de vibration et de comportement dynamique des plaques à gradients de propriétés. Le nombre des inconnus de cette théorie est moindre comparé aux théories du premier ordre traditionnelle et d’ordre élevée de déformation de cisaillement. Les équations de déformations axiales et transversales de plaques fonctionnellement graduées sont déterminées en se basant sur la présente théorie de plaque du premier ordre de déformation de cisaillement et du concept physique de surface neutre. Pour la présente théorie, l’effet de couplage membrane-flexion dans la formulation basé sur la surface neutre n’existe pas, et par conséquent les équations gouvernantes et les conditions aux limites des plaques à gradient de propriétés dans les surfaces neutres ont une forme simple comme ceux dans le cas des plaques isotopiques. Pour évaluer l'exactitude de la présente formulation, plusieurs comparaisons ont été faites. D’où on peut conclure que la théorie proposée est précise et simple dans la résolution de la flexion statique et les comportements de vibration libres de plaques fonctionnellement graduées. Par ailleurs à l’échelle nano une théorie non local d'ordre zéro de la déformation du cisaillement pour les états de post-flambement des poutres à l’échelle nano est présentée. L’originalité de cette formulation consiste en plus de l'inclusion de l'effet de la réponse non locale suivant la théorie d'élasticité non-locale d'Eringen, la considération de l'effet de la déformation dans le déplacement axial dans l'utilisation des forces de cisaillement au lieu du déplacement rotatif comme l’implique les théories de déformation existantes. Les équations d'équilibre sont obtenues en utilisant le principe des travaux virtuels et les relations constitutives différentielles non-locales d'Eringen. La charge de flambement critique et l'amplitude de la réponse non-linéaire statique dans l'état de post-flambement pour le cas des poutres à l’échelle nano simplement appuyées et encastrées-encastrées ont été déterminés. Mot clés : Plaques fonctionnellement graduées; Théorie du premier ordre de déformation de cisaillement; position de surface neutre; Nano-poutres; Post-flambement; Elasticité non-locale. ----------------------------------------------------------------------------------- This present work has the objective to study the mechanical answer of multi-scales structures by using shear deformation theory. Two grand categories are put in evidence, nano and macro scales, respectively. For the latter we present a new first-order shear deformation theory (NFSDT) for bending and dynamic behaviours of functionally graded plates. Moreover, the number of unknowns of this theory is the least one comparing with the traditional first-order and the other higher-order shear deformation theories. The equations governing the axial and transverse deformations of functionally graded plates are derived based on the present first-order shear deformation plate theory and the physical neutral surface concept. There is no stretching–bending coupling effect in the neutral surface-based formulation, and consequently, the governing equations and boundary conditions of functionally graded plates based on neutral surface have the simple forms as those of isotropic plates. To examine accuracy of the present formulation, several comparison studies are investigated. It can be concluded that the proposed theory is accurate and simple in solving the static bending and free vibration behaviors of functionally graded plates. on the other hand, on nano scale a nonlocal zeroth-order shear deformation theory is developed for the nonlinear post buckling behavior of nanoscale beams. The beauty of this formulation is that, in addition to including the nonlocal effect according to the nonlocal elasticity theory of Eringen, the shear deformation effect is considered in the axial displacement within the use of shear forces instead of rotational displacement like in existing shear deformation theories. The principle of virtual work together of the nonlocal differential constitutive relations of Eringen, are considered to obtain the equations of equilibrium. Closed-form solutions for the critical buckling load and the amplitude of the static nonlinear response in the post buckling state for simply supported and clamped clamped nanoscale beams are determined. Keywords: Functionally graded plate; First shear deformation theory; Neutral surface position; Nanobeams; Post buckling; Nonlocal elasticity
Etude de la réponse dynamique des plaques FGM avec la prise en compte de l’effet d’échelle
(2015-09-15) BELKORISSAT ISMAHENE; Encadreur: ADDA BEDIA EL ABBAS
الملخص (بالعربية) : في هذا العمل، يتم تقديم نموذج اهتزاز غير محلي جديد للوحة مكررة متدرجة وظيفيا (FGM) يتضمن هذا النموذج غير محلي لوحة بمقياس نانومتري اين يمكن التقاط التأثير على نطاق صغير. يتم اختيار مجال النزوح من الناحية النظرية الحالية على أساس الاختلاف القطعي من خلال سمك الوحة النانومترية. بتقسيم الحركة العرضية الى الانحناء والقص ، يتم تقليل عدد من المجاهيل ومعادلات الحركة للنظرية الحالية، ويسهل التحليل البنيوي. يفترض أن خصائص المواد تختلف فقط في اتجاه السمك والخصائص الفعالة للوحةFGM النانومترية يتم حسابها باستخدام نظام التجانس موري تاناكا. يتم اشتقاق معادلات الحركة على أساس العلاقات التأسيسية التفاضلية غير محلية من ايرينغين بالتزامن مع نظرية الوحة المكررة ذات اربع متغيرات عبر مبدأ هاملتون. يتم الحصول على الحل التحليلي لدعم ببساطة لوحاتFGM نانومترية للتحقق من النظرية بمقارنة النتائج مع الحلول الأخرى المتاحة في الكتابات المفتوحة. آثار كل من الوسيط غير محلي، سماكة لوحة، نسبة العرض إلى ارتفاع الوحة، واختلاف التركيبة على الاستجابة الديناميكية للوحةFGM النانومترية تناقش في هذا العمل . كلمات مفتاحية: نظرية مرونة غير محلية. لوحات نانومترية . الاهتزاز الحر؛ نظرية الوحة المكررة.مواد متدرجة وظيفيا. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) : Dans ce travail, un nouveau modèle hyperbolique non local raffiné des plaques est présenté pour étudier la vibration des plaques fonctionnellement graduées. Ce modèle non local introduit le paramètre d’échelle qui traite l’effet des petites échelles. Le champ de déplacement de la présente théorie est choisi en se basant sur la variation hyperbolique des déplacements en plan à travers l’épaisseur de la nano plaque. En décomposant le déplacement transverse en flexion et en cisaillement, le nombre des inconnues et des équations du mouvement est réduit favorisant la facilité de l’analyse des structures. Les propriétés matérielles sont s upposées variantes uniquement dans la direction de l’épaisseur et les propriétés effectives des FG nano plaques sont calculées en exploitant l’expression de l’homogénéisation de Mori -Tanaka. Les équations du mouvement sont obtenues à partir des relations différentielles constitutives non locales d’Eringen en collaboration avec la théorie des plaques raffinées à quatre variables et par l’intermédiaire du principe d’Hamilton. Les solutions analytiques des nano plaques en FGM simplement appuyées sont présentées pour vérifier cette théorie en comparant ses résultats avec d’autres disponibles dans la littérature. Les effets du paramètre non local, l’épaisseur de la plaque, le rapport des dimensions de la plaque et divers compositions matérielles sur la réponse dynamique des nano plaques en FGM sont discutés. Mots clés: Théorie non locale d’élasticité, nano plaque, vibration libre, théorie raffinée des plaques, matériaux fonctionnellement gradués.