A multiscale approach for the vibration analysis of heterogeneous materials: Application to passive damping

International audienceThis paper presents a multiscale numerical technique for vibration analysis of hetero-geneous materials. In this procedure, the unknownmacroscopic constitutive relationship is searched by solving a local finite element problem at the microscale. Since the inertia effects areneglected at the microscopic level, this approach is limited to problems in which microstructure characteristic length is smaller than thewavelength. Numerical examples are limited to free vibration analysis of viscoelastic materials with a constant complex modulus. Theseexamples allow one to validate the multiscale approach and to study the influence of different parameters on the passive damping of thestructure. These parameters concern the morphology, the stiffness ratio and the inclusion volume fraction

Analyse multi-échelle des vibrations des matériaux hétérogènes : application à l'amortissement passif

Dans cette étude, nous proposons une approche multi-échelle pour l'analyse de vibration des matériaux hétérogènes. Cette technique multi-échelle basée sur la méthode des éléments finis multi-échelle (EF²) est développée pour l'étude des vibrations libres des matériaux viscoélastiques. Des exemples numériques ont permis de valider cette approche et d'étudier l'influence de différents paramètres sur l'amortissement des structures. Ces paramètres sont la morphologie, le rapport de rigidité et la fraction volumique de l'inclusion

Emergency treatment of a ruptured huge omphalocele by simple suture of its membrane

Background: The rupture of a huge omphalocele is an emergency that threatens the newborn baby’s life. It constitutes a therapeutical concern in the absence of prosthesis especially in developing countries. Methods: We are reporting herein the case of a newborn baby that we managed in emergency successfully thanks to a simple treatment. Results: It was a huge omphalocele, ruptured during delivery, in a male newborn baby. We conducted a simple and conservative surgical treatment without prosthesis, which consisted of reconstruction of the omphalocele’s membrane by closing it with absorbable suture materials. The suture of the omphalocele’s membrane was followed by treatment with the Grob’s method. This treatment saved the newborn baby’s life. The total skinning was obtained after 3 months. Conclusions: In case of rupture of huge omphalocele in absence of prosthesis, it is better to suture the membrane, and continue the treatment according to the Grob’s method; the residual disembowelment can be repaired later. Keywords: Ruptured omphalocele, Huge omphalocele, Grob’s method, Developing countries Backgroun

Étude des instabilités dans les membranes minces sous chargements thermomécaniques

Wrinkling is an instability phenomenon generally observed in thin structures with membrane's behavior. Those thin structures have no rigidity to flexion and are therefore used in traction. In this thesis, we developed a reduction model's technique for the modeling of wrinkling phenomenon in thin membranes. This technique, based on the double scale Fourier series, allow us to deduce from a full membrane model, a reduced membrane model that is able to take into account the global and local instability of the structure. The critical load and critical wavelength are determined analytically on one side, then numerically on the other side. Numerical exemples are conducted to validate the numerical model towards the analytical one. Numerical models studied take into account both full and reduce membrane models. The full model is simulated in Abaqus and solved numerically using the arc length method and the reduced model is implemented in Matlab and solved numerically using the asymptotic numerical method. We studied the membrane behavior under mechanical, thermal and thermo-mechanical loading. The results obtained show that the full membrane model can be replaced by the reduced one in determining critical loads and corresponding wavelengths. The gain in computation time obtained is important, due to the coarse mesh required by the reduced model. The reduced model is very sensitive to membrane's boundaries conditions and requires to have a quasi constant wavelength along the membrane widthLe plissement est généralement observé dans les structures minces ayant un comportement de type membrane. Ces structures minces ne supportent pas d'effort de flexion et sont donc sollicitées en traction. Dans cette thèse, nous avons développé une technique de réduction de modèle pour la modélisation du plissement des membranes minces. Cette technique, basée sur les séries de Fourier à double échelle, permet de déduire d'un modèle complet de membrane, un modèle réduit capable de prendre en compte les instabilités globales et locales. Les valeurs critiques de charge et longueur d'onde sont déterminées analytiquement puis numériquement. Des exemples numériques nous ont permis de valider le modèle numérique par rapport au modèle analytique. Les modèles numériques étudiés prennent en compte le modèle complet et le modèle réduit de la membrane. Le modèle complet est simulé dans Abaqus et résolu numériquement à l'aide de la méthode de la longueur d'arc et le modèle réduit est implémenté dans Matlab et résolu numériquement à l'aide de la méthode asymptotique numérique. Nous avons étudié le comportement de la membrane sous sollicitation mécanique, thermique et thermo-mécanique. Les résultats obtenus montrent que le modèle réduit est capable de se substituer au modèle complet dans la détermination des contraintes critiques et longueurs d'onde correspondantes. Le gain en temps de calcul obtenu est important, ceci grâce à la très faible densité de maillage requis par le modèle réduit. Le modèle réduit est très sensible aux conditions aux bords de la membrane et requiert d'avoir une longueur d'onde des plis quasiment constante dans la largeur de la membran

Instabilities in thin memebranes under thermomechanical loading

Le plissement est généralement observé dans les structures minces ayant un comportement de type membrane. Ces structures minces ne supportent pas d'effort de flexion et sont donc sollicitées en traction. Dans cette thèse, nous avons développé une technique de réduction de modèle pour la modélisation du plissement des membranes minces. Cette technique, basée sur les séries de Fourier à double échelle, permet de déduire d'un modèle complet de membrane, un modèle réduit capable de prendre en compte les instabilités globales et locales. Les valeurs critiques de charge et longueur d'onde sont déterminées analytiquement puis numériquement. Des exemples numériques nous ont permis de valider le modèle numérique par rapport au modèle analytique. Les modèles numériques étudiés prennent en compte le modèle complet et le modèle réduit de la membrane. Le modèle complet est simulé dans Abaqus et résolu numériquement à l'aide de la méthode de la longueur d'arc et le modèle réduit est implémenté dans Matlab et résolu numériquement à l'aide de la méthode asymptotique numérique. Nous avons étudié le comportement de la membrane sous sollicitation mécanique, thermique et thermo-mécanique. Les résultats obtenus montrent que le modèle réduit est capable de se substituer au modèle complet dans la détermination des contraintes critiques et longueurs d'onde correspondantes. Le gain en temps de calcul obtenu est important, ceci grâce à la très faible densité de maillage requis par le modèle réduit. Le modèle réduit est très sensible aux conditions aux bords de la membrane et requiert d'avoir une longueur d'onde des plis quasiment constante dans la largeur de la membraneWrinkling is an instability phenomenon generally observed in thin structures with membrane's behavior. Those thin structures have no rigidity to flexion and are therefore used in traction. In this thesis, we developed a reduction model's technique for the modeling of wrinkling phenomenon in thin membranes. This technique, based on the double scale Fourier series, allow us to deduce from a full membrane model, a reduced membrane model that is able to take into account the global and local instability of the structure. The critical load and critical wavelength are determined analytically on one side, then numerically on the other side. Numerical exemples are conducted to validate the numerical model towards the analytical one. Numerical models studied take into account both full and reduce membrane models. The full model is simulated in Abaqus and solved numerically using the arc length method and the reduced model is implemented in Matlab and solved numerically using the asymptotic numerical method. We studied the membrane behavior under mechanical, thermal and thermo-mechanical loading. The results obtained show that the full membrane model can be replaced by the reduced one in determining critical loads and corresponding wavelengths. The gain in computation time obtained is important, due to the coarse mesh required by the reduced model. The reduced model is very sensitive to membrane's boundaries conditions and requires to have a quasi constant wavelength along the membrane widt

Influence of Cement Dose on the Durability of Structures in Stabilized Compressed Earth Blocks

Structures in stabilized Compressed Earth Blocks (CEB), and more precisely the exterior walls (exposed to rainwater) or interior walls (exposed to spray water room, e.g.: bathroom) constructed with sand clay of class 2, suffer from decrepitude and crumbling, which are degradations due to environmental stresses. In order to solve this problem of degradations, it is necessary to find a minimum dosage level of cement that ensures the resistance to rupture and environmental stresses, in particular the aggression from rainwater and/or rise in moisture by capillarity, penetration by gravity, by suction or internal condensation. Two tests of durability have been conducted to simulate the two phenomena. These are a cyclic test of alternated wetting and drying to simulate the phenomenon of rise in moisture and a spray test to simulate the aggression from rainwater. The results of these tests show that a minimum dosage of 10% is sufficient to strengthen durably the walls against environmental stresses

Thermal wrinkling of thin membranes using a Fourier-related double scale approach

International audienceThe thermal wrinkling behavior of thin membranes is investigated in this paper. Wrinkles often occur at multiple length scales where induced compressive stresses are located during thermal loading. In the present study, the method of double scale Fourier series is used to deduce the macroscopic membrane wrinkling equations. The obtained equations account for the global and local wrinkling modes. Numerical examples are conducted to assess the validity of the approach developed. The present membrane's model needs only few degrees of freedom to recover more accurately the post-buckling equilibrium curves and the wrinkling shapes. Different parameters such as membrane's aspect ratio, wave number, and pre-stressed membranes are discussed from a numerical point of view and the properties of the wrinkles (critical load, wavelength, size, and location) are presented