- [ VRPG-Doc-Sc] Génie civil --- هندسة مدنية
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- ItemAnalyse de la vibration libre et de la propagation des ondes dans les structures FGM(2019-02-28) FOURN HOCINE; Encadreur: AIT ATMANE Hassen; Co-Encadreur: BOURADA MohamedRésumé (en Français) : Dans cette thèse, une analyse de la vibration et de la propagation des ondes des plaques fonctionnellement gradué est présentée en utilisant une théorie de la déformation en cisaillement d'ordre élevé. Cette théorie ne comporte que quatre variable, ce qui est inférieur à la théorie de la déformation par cisaillement au premier ordre (FSDT). Par conséquent, un coefficient de correction de cisaillement n'est pas requis. Contrairement aux autres théories classiques sur la déformation par cisaillement, le travail inclut un nouveau champ de déplacement qui introduit des variables intégrales indéterminées et un nouveau modèle mathématique est développé par la reformulation de la règle de mélange pour incorporer la phase de porosité dans les propriétés du matériau, éventuellement survenant à l'intérieur des matériaux à gradient fonctionnel (FGM) lors de la fabrication. Les propriétés des matériaux sont supposées graduellement variables suivant le sens de la hauteur selon deux distributions simples d'une loi de puissance en termes de fractions volumiques de constituants. Les équations qui régissent la propagation des ondes dans la plaque à gradation fonctionnelle reposant sur des appuis simples sont dérivées en utilisant le principe de Hamilton. La relation de dispersion analytique de la plaque à gradation fonctionnelle est obtenue en résolvant un problème de valeur propre. La convergence et la validation du modèle proposé sont discutées en détail pour démontrer l'efficacité des modèles proposés. Des études paramétriques seront présentées pour soulignerl’influence des différents paramètres (indice de puissance matériel, rapport d’épaisseur longueur, indice de porosité) sur la propagation des ondes. Mots clés :propagation des ondes; plaques fonctionnellement gradués; vibration libre ;porosité;déformation de cisaillement d'ordre élevées. Résumé (en Anglais): In this thesis, an analysis of the vibration and wave propagation in functionally graded plates is presented using a higher-order shear deformation theory. This theory has only four variables, which is less than the theory of first order shear deformation (FSDT). Therefore, a shear correction coefficient is not required. Unlike other conventional shear deformation theories, the present work includes a new field of displacement which introduces indeterminate integral variables and a new mathematical model is developed through the reformulation of the rule of mixture to incorporate the porosity phase in the material properties, possibly occurring inside functionally graded materials (FGMs) during fabrication. The materials properties are supposed classified in the direction of the thickness according to two simple distributions of a power law in terms of volume fractions of constituents. The governing equations of the wave propagation in the functionally graded plate are derived by employing the Hamilton’s principle. The analytical dispersion relationship of the functionally graded plate is obtained by solving an eigenvalue problem. Convergence and validation of the proposed model are discussed in detail to demonstrate the effectiveness of the proposed models. Parametric studies will be presented to underline the influence of the various parameters (material power index, length thickness ratio, porosity index) on wave propagation. Keywords:Wave propagation; Functionally graded plate;Free vibration; Porosity;Higher-order shear deformation.
- ItemAnalyse du flambement des plaques composites en utilisant la théorie à ordre élevé(2012-11-27) FEKRAR Abdelkader; Encadreur: E.A. ADDA BEDIARésumé : Dans cette thèse, le flambement mécanique des plaques en matériaux fonctionnement graduels (FGM) est concèderai en utilisant une nouvelle classe des théories des plaques à quatre variable. Contrairement aux autres théories, le nombre d’inconnues impliquées est de quatre alors que les autres théories de déformation de cisaillement nécessite cinq variables .cette présente théorie n’a pas besoin des coefficients de correction de cisaillement et donne une variation parabolique des contraintes de cisaillement transversal à travers l’épaisseur en satisfaisant l’annulation de la contrainte de cisaillement aux surfaces extrême de la plaque .les propriétés matérielles de la plaque sont supposée être varier à traver l’épaisseur selon une loi de puissance .De plus le flambement thermique des plaques (FGM) a été aussi étudié en utilisant une approche simple est efficace basée sur la théorie classique des plaques et la théorie de premier ordre. Mots clés : FGM, déformation, plaques sandwiches. Abstract In this research, mechanical buckling of hybrid functionally graded plates is considered using a new four variable refined plate theory. Unlike any other theory, the number of unknown functions involved is only four, as against five in case of other shear deformation theories. The theory presented is variation ally consistent, does not require shear correction factor, and gives rise to transverse shear stress variation such that the transverse shear stresses vary parabolic ally across the thickness satisfying shear stress free surface conditions. The plate properties are assumed to be varied through the thickness following a simple power law distribution in terms of volume fraction of material constituents. Governing equations are derived from the principle of minimum total potential energy. The closed-form solution of a simply supported rectangular plate subjected to in-plane loading has been obtained by using the Navier method. The effectiveness of the theories is brought out through illustrative examples. In this research, mechanical buckling of hybrid functionally graded plates is considered using a new four variable refined plate theory. Unlike any other theory, the number of unknown functions involved is only four, as against five in case of other shear deformation theories. The theory presented is variation ally consistent, does not require shear correction factor, and gives rise to transverse shear stress variation such that the transverse shear stresses vary parabolic ally across the thickness satisfying shear stress free surface conditions. The plate properties are assumed to be varied through the thickness following a simple power law distribution in terms of volume fraction of material constituents. In addition, the thermal buckling of functionally graded plates is studded using a simple and affection based on classical plate theory and fist shear deformation theory. Governing equations are derived from the principle of minimum total potential energy. The closed form solution of a simply supported rectangular plate subjected to in-plane loading has been obtained by using the Navier method. The effectiveness of the theories is brought out through illustrative examples. Keywords : Functionally graded materials, two-variable refined plate theory, shear deformation theory, Sandwich plate.
- ItemAnalyse du flambement des plaques FGM sous différents chargement(2017-12-07) Fahsi asmaa; Encadreur: Bourada mohamed; Co-Encadreur: TOUNSI AbdelouahedRésumé (Français et/ou Anglais) : 1 Ce travail présente une théorie simple et raffinée de la déformation du cisaillement du énième ordre pour les comportements de flambement mécanique et thermique des plaques fonctionnellement graduées (FG) reposant sur des bases élastiques. La théorie de la déformation par cisaillement affinée proposée a un nouveau champ de déplacement qui comprend des termes intégrés indéterminés et ne contient que quatre inconnus. Les équations de gouvernance sont obtenues à partir du principe de l'énergie potentielle totale minimale. Une méthodologie de solution analytique de type Navier est également présentée pour les plaques FG simplement soutenues reposant sur une base élastique qui prédit une solution précise. La précision du modèle actuel est vérifiée en comparant les résultats calculés avec ceux obtenus par la théorie classique des plaques (CPT), la théorie de la déformation du cisaillement de premier ordre (FSDT) et la théorie de la déformation du cisaillement de l'ordre supérieur (HSDT). En outre, les résultats démontrent que la théorie proposée peut atteindre la même précision des HSDT existants qui ont plus de nombre de variables. 2 This work presents a simple and refined nth-order shear deformation theory for mechanical and thermal buckling behaviors of functionally graded (FG) plates resting on elastic foundation. The proposed refined nth-order shear deformation theory has a new displacement field which includes undetermined integral terms and contains only four unknowns. Governing equations are obtained from the principle of minimum total potential energy. A Navier type analytical solution methodology is also presented for simply supported FG plates resting on elastic foundation which predicts accurate solution. The accuracy of the present model is checked by comparing the computed results with those obtained by classical plate theory (CPT), first-order shear deformation theory (FSDT) and higher-order shear deformation theory (HSDT). Moreover, results demonstrate that the proposed theory can achieve the same accuracy of the existing HSDTs which have more number of variables.
- ItemContribution à l’étude de l’effet de température sur le comportement vibratoire des structures en matériaux composites avancés(2020-12-02) ELMASCRI Setti; Encadreur: BESSAIM Aicha; Co-Encadreur: TOUNSI Abdelouahedالملخص(بالعربية) الهدف من هذا العمل،هو تحليل الاهتزاز الحر للصفائح المتدرجة وظيفيا المدعومة في بيئة حرارية ذات ﺧﺼﺎﺋﺺ ﻣﺎدﯾﺔ ﺗﻌﺘﻤﺪ ﻋﻠﻰ اﻟﺤﺮارة النظرية التي تم تطويرها هي نظرية ﺗﺸﻮه اﻟﻘﺺ اﻟﻘﻄﻌﻲ مع الأخذ بعين الاعتبار تأثير التشوه الناظمي (تأثير التمدد) و ﺗﻌﻄﻲ وﺻﻔًﺎ ﻣﻜﺎﻓﺌًﺎ ﻟﻺﺟﮭﺎدات القص العرضي وفقًا للسمك. بالإضافة إلى ذلك، تحقق هذه النظرية انعدام إجهاد القص على الحواف الحرة للصفيحة، دون إدخال عامل تصحيح تستخدم هذه النظرية خمسة مجاهيل، مقارنة بالنظريات الأخرى. النموذج الجديد يعتمد على حقل إزاحة والذي يدخل بدوره متغيرات متكاملة غير محددة. يتم فرض الظروف الحرارية المنتظمة، الخطية، غير الخطية و الجيبية مطبقة على الأسطح العلوية والسفلية للصفيحة بتطبيق مبدأ هاميلتون نحصل على معادلات الحركة وكذلك على الحلول التحليلية من نوع نافييه للصفائح المدعومة. تم التحقق من صحة هذه النظرية بمقارنة النتائج المتحصل عليها بنتائج النظريات الأخرى. . تمت دراسة تأثيرات التشوه العادي ،الحمولة الحرارية ، ومؤشر قدرة القوة للجزء الحجمي ، نسبة الطول على السمك على استجابات الاهتزازات الحرة للصفائح المتدرجة وظيفيًا نستخلص أن النظرية المقترحة دقيقة وبسيطة للتنبؤ بالترددات الطبيعية للصفائح المتدرجة وظيفيًا مع تأثير التمدد في البيئات الحرارية الكلمات الرئيسية: صفيحة (FG)؛ اهتزاز؛ النظرية الجديدة للصفائح، القص والتشوه العادي، البيئة الحرارية Résumé (Anglais)) : The objective of the present work is the analysis of the free vibration of FGM plates simply supported in a thermal environment with material properties which depend on temperature. The developed theory is a hyperbolic shear deformation theory with consideration of normal strain (the stretching effect), and presents a parabolic variation of transverse shear stresses depending on the thickness. Moreover, this theory ensures the nullity of the shear stress on the free edges of the plate, without introducing a correction factor. Unlike other theories, the number of unknowns in the proposed theory is only five, while six and more in other high order shear strain theories. The new approach has a new displacement field which introduces indeterminate variables. The uniform, linear, non-linear and sinusoidal thermal conditions are imposed on the top and bottom surfaces of the FGM plate which is simply supported. The equations of motion are determined from the Hamilton principle. Navier type analytical solutions are used for the analysis of free vibration of simply supported plates. The validity of the present theory is verified by comparing the results obtained by this theory with those available in the literature. The effects of normal strain, thermal load, side-to- thickness ratio and volume fraction index on free vibration responses of functionally graded plates are investigated. It can be concluded that the present theory is not only accurate but also simple to predict the natural frequencies of functionally graded plates taking into account the effect of stretching in a thermal environment. Keywords: Functionally graded (FG) plates; vibration; new plate theory; shear and normal deformation, analytical modeling, thermal environment. Résumé (Français) L’objectif du présent travail est l’analyse de la vibration libre des plaques FGM simplement appuyées dans un environnement thermique ayant des propriétés matérielles qui dépendent de la température. La théorie développée est une théorie de déformation de cisaillement hyperbolique avec la prise en compte de la déformation normale (l’effet stretching), et présente une variation parabolique des contraintes de cisaillement transversales suivant l’épaisseur. De plus, cette théorie assure la nullité de la contrainte de cisaillement sur les bords libre de la plaque, sans introduire de facteur de correction. Contrairement aux autres théories, le nombre d’inconnues dans la théorie proposée est seulement cinq, tandis que six et plus dans les autres théories de déformation de cisaillement d’ordre élevé. La nouvelle approche a un nouveau champ de déplacement qui introduit des variables indéterminées. Les conditions thermiques uniforme, linéaire, non linéaire et sinusoïdale sont imposées aux surfaces supérieures et inferieures de la plaque FGM qui est simplement appuyée. Les équations de mouvement sont déterminées à partir du principe d’Hamilton. Les solutions analytiques de type Navier sont utilisés pour l’analyse de la vibration libre des plaques simplement appuyée. La validité de la présente théorie est vérifiée en comparant les résultats obtenus par cette théorie à ceux disponibles dans la littérature. Les effets de la déformation normale, la charge thermique, le rapport longueur-épaisseur (L/h) et l’indice de puissance de la fraction volumique (p) sur les réponses aux vibrations libres des plaques fonctionnellement graduées sont étudiés. On peut conclure que la théorie actuelle est non seulement précise mais aussi simple pour prédire les fréquences naturelles des plaques fonctionnellement graduées avec la prise en compte de l’effet d’étirement dans un environnement thermique. Mots-clés: plaques (FGM); vibration; nouvelle théorie des plaques; cisaillement et déformation normale, modélisation analytique, environnement thermique
- ItemContribution à l’étude du comportement mécanique des plaques composites « étude comparative entre les différentes théories d’ordre élevé »(2016-06-05) EL HASSAR Sidi Mohamed; Encadreur: BENYOUCEF Samirالملخص (بالعربية) هذا البحث يخص دراسة التصرف الميكانيكي و الحراري للصفائح من المواد المتدرجة الخاصية، يهدف بالخصوص إلى دراسة مدى تأثير الأخذ بعين الاعتبار للموضع الصحيح للمساحة المحايدة على تصرفات الصفيحة. في العادة، تعتبر المساحتان الوسطى و المحايدة كمساحة واحدة، بتعبير آخر، يفترض تطبيق حاصل الإجهاد على مستوى المساحة الوسطى، و لكن في الواقع هو يطبق على مستوى المساحة المحايدة، هذا يؤدي إلى رفع من قيمة عزم القوة، هذه الإضافة هي عزم القوة الناتج عن حاصل ضرب حاصل الإجهاد و الذراع، هذا الذراع ما هو إلى المسافة بين المساحتين من اجل تقيم مدى تأثير الأخذ بعين الاعتبار للموضع الصحيح للمساحة المحايدة و لاستخلاص أكبر كم من المعلومات، قمنا بتوسيع نطاق مجال البحث، أولا، أعطينا نموذج لصفيحة موضوعة بشكل بسيط، مكونة من المواد المتدرجة الخاصية ، أين التدرج معرف بصيغة موري- تاناكا، و وضعناها تحث حمل ديناميكي، الحمل عمودي بتوزيع جيبي، معبرة في سلسلة مزدوجة لفورييه و ثانيا، أعطينا نموذج لصفيحة موضوعة أم لا على أرض مرنة، محددة بمعالم وينكلر وباسترناك، مكونة من المواد المتدرجة الخاصية ، أين التدرج معرف بقانون القوة و وضعناها تحث حمل حراري، أين تدرج الحرارة يتغير بصفة معتدلة، خطية و غير خطية، باستخدام نظرية الترتيب العالي المصقولة، بأربعة مجاهل فقط، بتشابه قوي مع النظرية الكلاسيكية للصفائح في العديد من الجوانب، لا تتطلب معامل التصحيح القص، مع دالة القص العرضي زائدية. للتحليل الديناميكي اهتممنا بالتشوهات، التهجير، الضغوط والاهتزازات الحرة و بنسبة للتحليل الحراري اهتممنا بصفة خاصة بدرجة الحرارة الحرجة، الحرارة التي من بعدها تصل إلى حالة عدم الاستقرار الدراسة البارامترية ، سمحت لنا بإجراء مقارنة بين النتائج مع ودون الأخذ بعين الاعتبار للوضع الصحيح للمساحة المحايدة، باستعمال خمسة دوال القص Résumé (Français et/ou Anglais) : Ce travail de recherche traite le comportement mécanique et thermique des plaques en matériaux à gradient de propriété, il vise en particulier l’étude de l’impact de la prise en compte de la position exacte de la surface neutre sur les réponses. Habituellement, il est supposé que les surfaces médiane et neutre ne font qu’un, autrement dit, la résultante des contraintes est supposée appliquer au niveau de la surface médiane, or réellement elle est appliquée au niveau de la surface neutre, cela revient à surestimer le moment fléchissant, en lui additionnant un moment résultant du produit de la résultante des contraintes et le bras de levier, ce bras de levier n’est autre que la distance entre les deux surfaces. Afin d’évaluer l’impact de la prise en compte de la position exacte de la surface neutre et dans le souci de tirer un maximum d’information, nous avons élargi le champ de recherche à deux cas de figure, en premier lieu, nous avons modélisé une plaque simplement appuyée, en matériaux à gradient de propriété dont le gradient est défini par la formule de Mori-Tanaka et nous l’avons soumis à un cas de chargement dynamique, soit une charge verticale de distribution sinusoïdale, exprimée en double série de Fourier et en deuxième lieu, nous avons modélisé une plaque prenant appuis ou pas sur un sol élastique, définit par les paramètres de Winkler et de Pasternak, en matériaux à gradient de propriété dont le gradient est défini par la loi de puissance et nous l’avons soumis à un cas de chargement thermique, où la température variée uniformément, linéairement et non linéairement, toute en utilisant une théorie raffinée d’ordre élevé à quatre variables seulement, d’une forte similitude avec la théorie classique des plaques dans de nombreux aspects et n'exigeant pas de facteur de correction de cisaillement, la fonction de cisaillement transverse est prise de forme hyperbolique. Pour l’analyse dynamique, nous nous sommes intéressés aux réponses à savoir les déformations, les déplacements, les contraintes et les vibrations libres et pour l’analyse thermique, nous nous sommes intéressés particulièrement à la température critique, au-delà de laquelle la plaque atteint un état d’instabilité. L’étude paramétrique, a permis de faire une comparaison entre les résultats avec et sans prise en compte de la position exacte de la surface neutre en utilisant cinq fonctions de cisaillement. This research deals with the mechanical and thermal behavior of functionally graded plates, in particular, the use of de the neutral surface concept. Usually, it is assume that the median and neutral surfaces are one, in other words, the resulting stress is assumed applied at the mid-surface, or actually it is applied at the neutral surface. This leads to an overestimation of bending moment. To assess the impact of the inclusion of the exact position of the neutral surface and in order to gain maximum information, we have expanded the search field to tow cases. In the first one, we have developed a simple higher-order shear deformation theory for free vibration behavior of FG plates. The effective properties for the FG plat are computed using Mori-Tanaka homogenization scheme. In The second case, a shear deformation plate theory based on neutral surface position is developed for thermal instability of functionally graded plates and supported by either Winkler or Pasternak elastic foundations. 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 governing equations 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 bounding conditions of functionally graded plates based on neutral surface have the simple forms as those of isotropic plates. For dynamic analysis, was interested in determining the responses in terms of displacements and stresses. In either case, the objective was to determine the critical temperature of buckling. The parametric study made it possible to compare the results with and without consideration of the exact position of the neutral surface plane.
