| Titre : | Modélisation du Comportement Elasto-plastique des Structures 3D par Eléments Finis Volumiques |
| Auteurs : | Ayoub AYADI, Auteur ; Kamel Meftah, Directeur de thèse |
| Support: | Thése doctorat |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2020 |
| ISBN/ISSN/EAN : | 1201203 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Elément fini membranaire ; Elément fini hexaédrique ; Fibre plane ; Fibre spatiale ; Analyse élastoplastique ; Degrés de liberté de rotation ; Analyse non linéaire |
| Résumé : |
Dans ce travail de thèse, nous présentons la formulation des éléments finis spéciaux avec des degrés de liberté de rotation pour le calcul linéaire et non linéaire élastoplastique des structures membranaire 2D et volumiques 3D. Deux éléments finis basés sur le concept Space Fiber Rotation (SFR) ont été développés. Le premier est un élément volumique 3D hexaédrique à huit nœuds baptisé SFR8 et l’autre est un élément membranaire 2D à huit nœuds baptisé PFR8. Le concept SFR exploite la rotation d’une fibre matérielle élémentaire dans l’espace, ce modèle crée de la valeur en enrichissant la définition du champ des déplacements qui devient quadratique, tout en maintenant le nombre de nœuds des éléments standards. L’élément est donc supposé d’avoir six degrés de liberté (ddls) par nœud : trois translations et trois rotations. Le concept PFR est une adaptation plane de concept SFR. Cette fois, la rotation peut être seulement dans le plan ce qui résulte en un ddl additionnel. L’élément possède donc trois ddls par nœud : deux translations et une rotation dans le plan. Afin de valider ces éléments, ils ont été implémentés dans le code de calcul par éléments finis HYPLAS. Les performances et les capacités de ces éléments sont évaluées sur un ensemble de cas tests en configurations linéaireset non linéaires, communément utilisés dans la littérature pour tester les éléments finis de type membranaires 2D et volumiques 3D. En régime linéaire élastique, l’élément PFR8 montre une bonne précision et efficacité de calcul avec moins de sensibilité à la distorsion du maillage dans les applications de structures membranaires 2D. En analyse non linéaire élastoplastique, les deux éléments, SFR8 et PFR8, montrent de bonnes performances par rapport aux autres solutions de références. L’élément SFR8 réussit de modéliser le comportement élastoplastique des structures 3D alors que l’élément membranaire PFR8 s’est avéré très puissant lorsqu’il s’agit des problèmes élastoplastiques 2D. Pour chaque cas-test élastoplastique, l’évolution de la déformation plastique au cours du chargement a été examinée. Cela nous permet de suivre la propagation de la plasticité dans les différentes structures 2D et 3D étudiées. Les calculs non linéaires pour les deux modèles SFR8 et PFR8 ont été effectués sur la base d’un schéma d’intégration local implicite associé avec le la méthode de résolution de Newton-Raphson. In this thesis, we present the formulation of special finite elements with rotational degrees offreedom for linear and nonlinear elastoplastic analysis of 2D and 3D structural problems. Two finite elements based on the Space Fiber Rotation (SFR) concept have been developed. The first one is an eight-node hexahedral 3D element called SFR8 whereas the other one is an eight-node2D membrane element called PFR8. The SFR concept exploits the rotation of a virtual spacefiber, this model creates value by enriching the definition of displacements vector, that becomesquadratic, while maintaining the same number of nodes of standard elements. The element isthus supposed to have six degrees of freedom (DOF) per node (three translations and three rotations). The PFR concept is a plane adaption of the SFR concept. This time the rotation canbe only in the plane which results in an additional DOF. The element therefore has three DOFs per node (two translations and one in-plane rotation). In order to validate these elements, they have been implemented in the finite element code HYPLAS. The performances and capacities of these elements are evaluated through a series of benchmarks in linear and nonlinear configurations, commonly used in the literature to test 2D membrane and 3D solid finite elements. In linear elastic regime, the PFR8 element shows good accuracy and efficiency with less sensitivity to mesh distortion in 2D structural applications. In the elastoplastic nonlinear analysis, both elements, SFR8 and PFR8, show good performance compared to the other reference solutions. The SFR8 element has successfully modeled the elastoplastic behavior of 3D structures while the PFR8 membrane element has proven to be very powerful when itcomes to 2D elastoplastic problems. For eac benchmark,theevolutionoftheplasticdeformationduring the loading is examined. This allowed us to follow the propagation of plasticity in thedifferent 2D and 3D studied structures. For both elements, the analysis is performed on the basisof a local implicit integration scheme associated with the Newton-Raphson resolution method |
Exemplaires (1)
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| TH/2544 | Thèse doctorat | Bibliothèque centrale El Allia | Exclu du prêt | Salle de consultation |
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