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

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contribution à l'étude des structures composites sous chargement thermomécanique -comparaison entre les structures épaisse et mince-
(2020-12-01) MERZOUG Mostafa; Encadreur: BOURADA Mohamed
:الملخص (بالعربية) هذه الورقة تعنى باللدائن الحرارية المعرضة للانحناء والمكونة من الروافد المتدرجة وظيفيا المستندة على أسس مرنة من طبقتين. إحدى هذه الطبقات هي نوابض وينكلر ذات معامل متغير بينما تعتبر الطبقة الأخرى طبقة قص ذات معامل ثابت. تعتبر الحزم مدعومة ببساطة وتخضع للتحميل الحراري الميكانيكي. يتم أخذ خصائص المواد التي تعتمد على درجة الحرارة في الاعتبار بالنسبة لحزم المتدرجة وظيفيا ، والتي يُفترض أنها متدرجة باستمرار عبر سماكة اللوحة. تحتوي النظريات المستخدمة على مصطلحات متكاملة غير محددة تؤدي إلى تقليل الوظائف المجهولة. يتم استخدام العديد من النماذج الميكانيكية الدقيقة لتقدير خصائص المادة المتدرجة وظيفيا الفعالة على مرحلتين كدالة لجزء حجم الجسيمات مع مراعاة التأثيرات الحرارية. يتم الحصول على الحلول التحليلية لتحليل الانحناء الميكانيكي الحراري على أساس طريقة نافيي التي تفي بشروط الحدود. أخيرًا ، تم تقديم النتائج العددية للكشف عن تأثير النماذج الميكانيكية الدقيقة الصريحة والمعلمات الهندسية وتوزيع درجات الحرارة ومعايير الأساس المرنة على استجابة اللدائن الحرارية لحزم المتدرجة وظيفيا الكلمات المفتاحية : روافد المتدرجة وظيفيا ؛ نظرية ثنائية الأبعاد شبه نظرية ثلاثية الأبعاد ؛ أشكال متكاملة غير محددة ؛ أساس مرن متغير لدنة بالحرارة . نماذج ميكروميكانيكية. مادة تعتمد على درجة الحرارة Résumé (Anglais)) : This study is concerned with the thermoelastic bending of FG beams resting on two-layer elastic foundations. One of these layers is Winkler springs with a variable modulus while the other is considered as a shear layer with a constant modulus. The beams are considered simply supported and subjected to thermo-mechanical loading. Temperature-dependent material properties are considered for the FG beams, which are assumed to be graded continuously across the panel thickness. The used theories contain undetermined integral terms which lead to a reduction of unknowns functions. Several micromechanical models are used to estimate the effective two-phase FG material properties as a function of the particles’ volume fraction considering thermal effects. Analytical solutions for the thermo-mechanical bending analysis are obtained based on Navier’s method that satisfies the boundary conditions. Finally, the numerical results are provided to reveal the effect of explicit micromechanical models, geometric parameters, temperature distribution and elastic foundation parameters on the thermoelastic response of FG beams. Keywords: FG beams; 2D theory; quasi 3D theory; undetermined integral forms; variable elastic foundation; thermoelastic; micromechanical models;Temperature-dependent material. Résumé (Français) Ce travail s'intéresse à la flexion thermoélastique des poutres FG reposant sur des fondations élastiques à deux couches. L'une de ces couches est constituée de ressorts Winkler à module variable tandis que l'autre est considérée comme une couche de cisaillement à module constant. Les poutres sont considérées simplement supportées et soumises à des sollicitations thermomécaniques. Les propriétés des matériaux dépendant de la température sont prises en compte pour les poutres FGM, qui sont supposées être graduées en continu sur toute l'épaisseur du panneau. Les théories utilisées contiennent des termes d’intégrales indéterminés qui conduisent à une réduction des fonctions inconnues. Plusieurs modèles micromécaniques sont utilisés pour estimer les propriétés effectives du matériau FG biphasé en fonction de la fraction volumique des particules compte tenu des effets thermiques. Des solutions analytiques pour l’analyse de flexion thermomécanique sont obtenues à partir de la méthode de Navier qui satisfait les conditions aux limites. Enfin, les résultats numériques sont fournis pour révéler l'effet des modèles micromécaniques explicites, des paramètres géométriques, de la distribution de température et des paramètres de fondation élastique sur la réponse thermoélastique des poutres FGM. Mots clés : poutres FG; Théorie 2D; théorie quasi 3D; formes intégrales indéterminées; fondation élastique variable; thermoélastique ; modèles micromécaniques ;matériau dépendant de la température.
Solution Améliorée pour L’analyse de la Flexion Statique des Plaques Rectangulaires Épaisses en FGM
(2012-12-03) Merdaci Slimane; Encadreur: Benyoucef Samir
Résumé : Le but de ce travail, consiste à proposer un nouveau modèle simplifié afin d'étudier le comportement en flexion statique des plaques en FGM (Matériaux à gradués évalués). La plaque étudiée et constituée de deux matériaux ; la céramique (Al2 O3) et le métal (Al). Ces deux matériaux constituent différents types de plaque en fonction de leurs épaisseurs. Les matériaux constituants la plaque sont supposés dans un état isotrope. La distribution du matériel, le module d'élasticité, le coefficient de Poisson et les coefficients de dilatation thermique sont supposés varier selon une distribution en loi de puissance (P-FGM) en fonction de la fraction volumique des constituants. L’âme de la plaque et constitué d'un matériau isotrope en céramique. Deux modèles de déplacement (RSDT1 et RSDT2) sont proposés pour étudier la flèche et les contraintes des plaques sandwiches en FGM sous sollicitation de flexion. Contrairement aux autres travaux de littérature, les modèles développés sont basés sur une nouvelle théorie d'ordre élevée à deux variables qui nécessite quatre inconnus au lieu de cinq dans le cas classique. Une étude paramétrique sera menée afin de déterminer les différents facteurs régissant la flexion statique des plaques en FGM. Mots clés : Plaques épaisses, FGM, Flexion statique, Théorie à ordre élevé. Abstract : Two refined displacement models, RSDT1 and RSDT2, are developed for a bending analysis of functionally graded sandwich plates. Unlike any other theory, the number of unknown functions involved is only four, as against five in case of other shear deformation theories. The developed models are variationally consistent, have strong similarity with classical plate theory in many aspects, do not require shear correction factor, and give rise to transverse shear stress variation such that the transverse shear stresses vary parabolically across the thickness satisfying shear stress-free surface conditions. The accuracy of the analysis presented is demonstrated by comparing the results with solutions derived from other higher-order models. The functionally graded layers are assumed to have isotropic, two-constituent material distribution through the thickness,and the modulus of elasticity, Poisson’s ratio of the faces, and thermal expansion coefficients are assumed to vary according to a power- law distribution in terms of the volume fractions of the constituents. The core layer is still homogeneous and made of an isotropic ceramic material. Numerical results for deflections and stresses of functionally graded metal–ceramic plates are investigated. Keywords : thick plate, FGM, static bending, theory to high order. ملخص الغاية من هذا العمل هو القيام بدراسة حديثة و مبسطة لسلوك ثابت في انحناء الصفائح السميكة المركبة من المواد المتدرجة الخاصية. كما أن هذه الصفائح المراد دراستها متكونة من مادتين، السيراميك و المعادن و هذه الصفيحة المتكونة من المادتين السالف ذكرهما طبقتها تختلف من خلال سمك الصفيحة المواد المكونة للصفيحة يفترض أن تكون موحدة الخواص. إن توزيع المواد، و معامل المرونة، ومعامل التمدد الحراري يختلف باختلاف قانون أس (أس- المواد المتدرجة الخاصية) اعتمادا على جزء متعلق بوحدة الحجم المركبة. والطبقة الأساسية هي دائما متجانسة ومكونة من المادة المتساوية الخصائص في جميع الجهات من السيراميك. من خلال هذه الدراسة ثم اقتراح نموذجيين جديدين RSDT1و RSDT2 (نظرية الصفائح)في مجال الصفائح وذلك لتحديد مجال انتقال هذه الأخيرة وكذا مدى تحملها للضغط لدراسة الانحناء الثابت للوحات المستطيلة للمواد المتدرجة الخاصية خلافا لغيرها من الأعمال، يستند هذا النموذج على وضع نظرية جديدة ذات ترتيب عالي لمتغيرين تتطلب أربعة مجاهل بدلا من خمسة مجاهل في الحالة الكلاسيكية. كما انه أجريت إعدادات لتحديد مختلف العوامل التي تحكم الانحناء الثابت للوحات المستطيلة للمواد المتدرجة الخاصية كلمات مفتاحيه: الصفائح السميكة ; المواد المتدرجة الخاصية ; الانحناء الثابت ; نظرية ذات ترتيب عالي
Etude de l’effet de la microstructure sur le flambement thermique des plaques fonctionnement graduées
(2018-12-06) MENASRIA Abderrahmane; Encadreur: TOUNSI Abdelouahed
Résumé (Français) : La nouveauté de ce travail est l'utilisation d'un nouveau champ de déplacement qui comprend des termes d’intégrale indéterminé pour l'analyse de la réponse au flambement thermique des plaques sandwiches en matériau à gradient fonctionnel (FGM). La cinématique proposée utilise seulement quatre variables, ce qui est encore moins que la première théorie de déformation de cisaillement (FSDT) et les théories conventionnelles de déformation de cisaillement d’ordres élevés (HSDT). La théorie considère une variation trigonométrique de la contrainte de cisaillement transverse et vérifie les conditions de contrainte nulle sur les bords libres de la plaque sans employer les facteurs de correction de cisaillement. Les propriétés matérielles de la plaque sandwich sont considérées comme étant graduées à travers l’épaisseur selon une simple variation de la loi de puissance en fonction des fractions volumiques des constituants. La couche centrale est encore homogène et faite d'un matériau isotrope. Les charges thermiques sont considérées comme étant uniformes, linéaires et non linéaires à travers l'épaisseur. La validation du présent travail est vérifiée en comparant les résultats obtenus avec ceux disponibles dans la littérature. Les influences des rapports d'aspect et d'épaisseur, de l'indice matériel, du type de chargement et du type de plaque sandwich sur le flambement critique sont toutes discutées. Mots-clés : flambement thermique ; assiette à sandwich ; matériaux fonctionnellement calibrés ; théorie des plaques Résumé (Anglais) : The novelty of this work is the use of a new displacement field that includes undetermined integral terms for analysing thermal buckling response of functionally graded (FG) sandwich plates. The proposed kinematic uses only four variables, which is even less than the first shear deformation theory (FSDT) and the conventional higher shear deformation theories (HSDTs). The theory considers a trigonometric variation of transverse shear stress and verifies the traction free boundary conditions without employing the shear correction factors. Material properties of the sandwich plate faces are considered to be graded in the thickness direction according to a simple power-law variation 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 within the thickness direction. An energy based variational principle is employed to derive the governing equations as an eigenvalue problem. The validation of the present work is checked by comparing the obtained results the available ones in the literature. The influences of aspect and thickness ratios, material index, loading type, and sandwich plate type on the critical buckling are all discussed. Keywords: thermal buckling; sandwich plate; functionally graded materials; plate theory
Etude de la vibration et de la propagation des ondes dans les structures composites
(2021-12-15) MELLAL Fatma; Encadreur: AIT ATMANE Hassen; Co-Encadreur: TOUNSI Abdelouahed
:الملخص (بالعربية) يهدف هذا العمل إلى تحليل السلوك الاهتزازي الديناميكي للألواح في المواد المركبة المتقدمة ذات الخصائص المتغيرة تدريجيًا اعتمادًا على السماكة المستندة على أساس مرن. يؤخذ تأثير التشوه الناظمي بعين الاعتبار في تحليل الاهتزاز. يُعتقد أن الصفائح المتدرجة وظيفيا تستقر على طبقة وينكلر ، المترابطة مع طبقة قص باسترناك يتم التحقيق في انتشار الموجة في الصفائح المتدرجة وظيفي باستخدام نظرية القص عالية المستوى شبه ثلاثية الأبعاد تحتوي هذه النظرية على خمسة متغيرات فقط في مجال الإزاحة ، مما يعني أن لديها القليل من المجاهيل مقارنة بالنظريات الأخرى. يتم تضمين تأثير التمدد مع إرساء شروط حدود الشد الصفرية على أسطح الصفائح دون الحاجة إلى عوامل تصحيح القص ا في الجزء الأول من هذا العمل اهتممنا بدراسة تأثير الأساسات المرنة على انتشار الموجة في صفائح مثالية ذات خصائص مادة متدرجة يُفترض أن تتغير بانتظام في الإتجاه z وفقًا لقوانين للقوة و الأسية . في الجزء الثاني ، تم تفصيل تأثير المسامية على انتشار الموجة لي الصفائح المسامية مع أشكال مختلفة من توزيع المسامية. استنادًا إلى مبدأ هاملتون ، نشتق المعادلات التي تحكم الصفائح المستندة على أساس مرن ، والتي يتم حلها بعد ذلك بشكل تحليلي للحصول على علاقات التشتت. تم إجراء دراسة بارامترية من أجل تحديد العوامل التي تحكم السلوك الاهتزازي لهذا النوع من الهياكل ذات الخصائص المتغيرة تدريجيًا ، ومقارنة النتائج التي تم الحصول عليها مع تلك المتوفرة في الأدبيات. أظهرت النتائج المقدمة فعالية النظرية شبه ثلاثية الأبعاد الحالية للتنبؤ بتأثير الأساسات المرنة على انتشار الموجات في الصفائح المتغيرة تدريجيًا الكلمات المفتاحية: الاستجابات الديناميكية ، الصفائح المتغيرة تدريجيًا ، النظرية شبه ثلاثية الأبعاد ، متغيرات الأساس المرنة ، تأثير التمدد ، المسامية ، التردد ، سرعة الطور Résumé (Anglais)) : The aim of this work is to analyze the vibratory dynamic behaviour of plates made of advanced composite materials with gradually variable properties depending on the thickness resting on an elastic foundation. The transverse shear effect is considered in the vibration analysis. The FGM plates are considered to rest on the Winkler layer, which is interconnected with a Pasternak shear layer. The wave propagation in plates (FG) is studied using a new quasi-three-dimensional (3D) high order theory (HOST). This theory has only five variables in the displacement field, which means it has a few unknowns compared to other theories. The stretching effect is included with the satisfaction of the boundary conditions of zero traction on the surfaces of the FG plate without the need for shear correction factors In the first part of this work, is interested in studying the effect of elastic foundation on the wave propagation of perfect plates with properties of graduated material supposed to vary regularly according to power and exponential laws, in the z direction. In the second part, the effect of porosity on the wave propagation of a porous P-FGM plate with different forms of porosity distribution is detailed. Based on the Hamilton principle, we derive the equations governing the FG plates resting on an elastic foundation, which are then analytically resolved to obtain the dispersion relationships. A parametric study was carried out to quantify the factors governing the vibration behaviour of this type of FGM structure, and to compare the results obtained with those available in the literature. The results presented demonstrated the effectiveness of the current quasi-3D theory in predicting the effect of elastic foundations on wave propagation in FG plates. Keywords: dynamic responses, FGM plates, quasi-3D theory, elastic foundations variables, stretching effect, porosity, frequency, phase velosity. Résumé (Français) : Ce travail a pour objectif d’analyser le comportement dynamique vibratoire des plaques en matériaux composites avancés avec des propriétés graduellement variables suivant l’épaisseur reposant sur fondation élastique. L’effet de cisaillement transversal est pris en considération dans l’analyse vibratoire. Les plaques FGM sont considérées comme reposant sur la couche de Winkler, qui est interconnectée avec une couche de cisaillement de Pasternak. La propagation des ondes dans les plaques (FG) est étudiée à l'aide d'une nouvelle théorie de cisaillement d'ordre supérieur (HOST) quasi-tridimensionnel (3D). Cette théorie n'a que cinq variables dans le champ de déplacement, ce qui signifie qu'il a un peu d'inconnues par rapport aux autres théories. L’effet de stretching est inclus avec la satisfaction des conditions aux limites de traction nulle sur les surfaces de la plaque FG sans avoir besoin de facteurs de correction de cisaillement. Dans la première partie de ce travail, en s’intéresse à étudier l’effet des fondations élastique sur la propagation d’onde dans les plaques parfaites avec des propriétés du matériau gradué supposées varier régulièrement selon des lois de puissance et exponentielle dans la direction z. Dans la deuxième partie, l’effet de la porosité sur la propagation des ondes d’une plaque PFGM poreuse avec des différentes formes de distribution de la porosité est détaillé. En se basant sur le principe de Hamilton, nous dérivons les équations régissant les plaques FG reposant sur une fondation élastique, qui sont ensuite résolus analytiquement pour obtenir les relations de dispersion. Une étude paramétrique a été effectuée afin de quantifier les facteurs régissant le comportement vibratoire de ce type de structures FGM, et de comparer les résultats obtenus à ceux qui disponibles dans la littérature. Les résultats présentés ont démontré l'efficacité de la théorie quasi-3D actuelle pour prédire l'effet des fondations élastiques sur la propagation des ondes dans les plaques FG. Mots clés : réponses dynamiques, plaques FGM, théorie quasi-3D, variables fondations élastiques, effet de stretching, porosité, fréquence, vitesse de phase.
INVESTIGATION SUR LES DIFFERENTS COMPORTEMENTS MECANIQUES DES STRUCTURES EN MATERIAUX COMPOSITES AVANCES
(2018-12-16) MEKSI Rafik; Encadreur: BENYOUCEF Samir
Résumé (Français) : Un système à gradient de propriété est un matériau hétérogène, présentant des propriétés mécaniques, physique et/ou chimique différentes suivant une ou plusieurs directions de ce système. Le travail qui va suivre est consacré à la recherche des différents comportements mécaniques des structures en matériaux composites avancés. A cet effet ; une nouvelle théorie de déformation de cisaillement des plaques est présentée pour l’étude des réponses en flexion, flambement et vibration des plaques sandwiches en FGM. Un nouveau champ de déplacement contenant des formes intégrales est proposé qui ne comporte que quatre variables. Sur la base de la théorie proposée, les équations du mouvement sont dérivées du principe de Hamilton. Cette théorie ne comporte que quatre fonctions inconnues avec une distribution quasi parabolique de la contrainte de cisaillement transversale. En outre, les contraintes de cisaillement transversales s’annulent sur les surfaces supérieure et inférieure de la plaque sandwiche. La solution Navier est utilisée pour trouver des solutions analytiques pour les plaques sandwiches rectangulaires simplement appuyées. La précision du présent modèle est vérifiée en le comparant avec des recherches antérieures. une analyse numérique détaillée est présentée pour voir l'influence des charges critiques de flambement, flexion, contraintes, fréquences naturelles et le type de plaques sandwiche sur les réponses de flexion, flambement, vibration libre des plaques sandwiches FGM. Mots-clés : Plaques sandwiches FGM, déformation de cisaillement à quatre variables, intégrale, charges critiques de flambement, flexion, contrainte, vibration libre. Abstract (English): A property gradient system is a heterogeneous material, having different mechanical, physical and / or chemical properties following one or more directions of this system. The work that will be followed is dedicated to the search for the different mechanical behavior of the structures in advanced composite materials. To this effect; à new shear deformation plate theory is introduced to illustrate the bending, buckling and free vibration responses of FGM sandwich plates. A new displacement field containing integrals is proposed which involves only four variables. Based on the suggested theory, the equations of motion are derived’from Hamilton's principle. This theory involves only four unknown functions and accounts for quasi-parabolic distribution of transverse shear stress. In addition, the transverse shear stresses are vanished at the top and bottom surfaces of the sandwich plate. The Navier solution technique is adopted to derive analytical solutions for simply supported rectangular sandwich plates. The accuracy and effectiveness of proposed model are verified by comparison with previous research. A detailed numerical study is carried out to examine the influence of the critical buckling loads, deflections, stresses, natural frequencies and sandwich plate type on the bending, buckling and free vibration responses of FG sandwich plates. KEYWORDS: FG sandwich plates, a four-variable shear deformation, integral, critical buckling loads, bending, stress, free Vibration.