Density functional of molecular liquids : application to solvation in polar solvents

La theorie c1assique de la fonctionnelle de la densite est appliquee a l'etude de la solvatation de molecules dans des solvants polaires. Une forme approximative de la fonctionnelle est obtenue en calculant par simulation la fonction de correlation directe du solvant pur. Cette fonctionnelle est ensuite minirnisee en presence d'un solute pour obtenir son energie libre de solvatation et la denslte d'equi'ibre du solvant. La fonctionnelle est d'abord timitee a un developpernent dipolaire et exprimee en fonction de la densite de nombre et de la polarisation. Elle est appliquee a la solvatation dans Ie liquide de Stockmayer, avec de tres bons resuitats, et dans un modele dipolaire d'eau, avec des resultats raisonnables hors des especes charqees. Enfin une representation de la fonctionnelle sur une grille de position et d'orientation est introduite. Elle conduit a une description precise de la solvatation de differents solutes rnoleculaires dans I'acetonitrile.Classical density functional theory is applied to the study of the solvation of molecules in polar solvents. For a given solvent, an approximate form of the functional is obtained by computing by numerical simulations the direct correlation function of the pure solvent. This functional can then be jninirnized in the presence of a solute to yield its solvation free energy and the equilibrium solvent density. The functional is first limited to a dipolar expansion and expressed in terms of the number and polarisation density. The approach is applied to solvation in the Stockmayer liquid, with good results, and in a dipolar water model, with reasonable results except for charged species. At last a complete representation of the functional on a position and angular grid is introduced which leads to a precise description of the solvation of different molecular solutes in acetonitrile

Approche globale / locale non-intrusive : application aux structures avec plasticité localisée

This work introduces a method for embedding local details, nonlinear phenomena or innovative features into an industrial finite element problem in a non-intrusive way, ie. without modifying the existing model data or software. It consists in creating a local model of the concerned region, containing the desired features, and then substituting it into the industrial problem, by the means of a solver coupling technique adapted from domain decomposition methods; non-intrusiveness and flexibility are obtained by using both solvers as black boxes and by only exchanging load vectors between the solvers. The method is currently applied to introduce localized plasticity and geometric details into a large linear elastic model. Two kinds of local boundary conditions are studied (Dirichlet and Robin) and a non-intrusive quasi-Newton acceleration technique is introduced, that leads to very fast convergence. Examples are shown using the commercial software package Abaqus, including a large 3D problem provided by our industrial partner Snecma.Dans cette thèse, une méthode permettant d'enrichir localement un problème Eléments finis industriel est présentée. Cette méthode est non-intrusive, c'est-à-dire que ni le modèle ni le logiciel correspondant ne sont modifiés. Elle consiste à définir un modèle local de la zone concernée, contenant les enrichissements voulus, puis à le substituer au sein du problème industriel, à l'aide d'une technique de couplage de codes adaptée des méthodes de décomposition de domaine. L'aspect non-intrusif et la flexibilité de l'approche sont obtenus en utilisant les deux solveurs comme "boîte noires" et en n'échangeant que des chargements nodaux d'un code à l'autre. L'application présentée ici concerne l'introduction de plasticité et de détails géométriques localisés dans un modèle élastique linéaire. Deux sortes de conditions aux limites sur le modèle local sont étudiées (Dirichlet et Robin) et une technique d'accélération quasi-Newton non-intrusive est proposée, menant à une convergence très rapide. Les exemples présentés utilisent le logiciel Abaqus et incluent un problème industriel banalisé fourni par Snecma

Fonctionnelle de la densité des liquides moléculaires (application à la solvatation dans des solvants polaires)

La theorie c1assique de la fonctionnelle de la densite est appliquee a l'etude de la solvatation de molecules dans des solvants polaires. Une forme approximative de la fonctionnelle est obtenue en calculant par simulation la fonction de correlation directe du solvant pur. Cette fonctionnelle est ensuite minirnisee en presence d'un solute pour obtenir son energie libre de solvatation et la denslte d'equi'ibre du solvant. La fonctionnelle est d'abord timitee a un developpernent dipolaire et exprimee en fonction de la densite de nombre et de la polarisation. Elle est appliquee a la solvatation dans Ie liquide de Stockmayer, avec de tres bons resuitats, et dans un modele dipolaire d'eau, avec des resultats raisonnables hors des especes charqees. Enfin une representation de la fonctionnelle sur une grille de position et d'orientation est introduite. Elle conduit a une description precise de la solvatation de differents solutes rnoleculaires dans I'acetonitrile.Classical density functional theory is applied to the study of the solvation of molecules in polar solvents. For a given solvent, an approximate form of the functional is obtained by computing by numerical simulations the direct correlation function of the pure solvent. This functional can then be jninirnized in the presence of a solute to yield its solvation free energy and the equilibrium solvent density. The functional is first limited to a dipolar expansion and expressed in terms of the number and polarisation density. The approach is applied to solvation in the Stockmayer liquid, with good results, and in a dipolar water model, with reasonable results except for charged species. At last a complete representation of the functional on a position and angular grid is introduced which leads to a precise description of the solvation of different molecular solutes in acetonitrile.EVRY-Bib. électronique (912289901) / SudocSudocFranceF

Approche globale/locale non-intrusive (application aux structures avec plasticité locale)

Cette thèse, une méthode permettant d'enrichir localement un problème éléments finis industriel est présentée. Cette méthode est non-intrusive, c'est-à-dire que ni le modèle ni le logiciel correspondant ne sont modifiés. Elle consiste à définir un modèle local de la zone concernée, contenant les enrichissements voulus, puis à le substituer au sein du problème industriel, à l'aide d'une technique de couplage de codes adaptée des méthodes de décomposition de domaine. L'aspect non-intrusif et la flexibilité de l'approche sont obtenus en utilisant les deux solveurs comme "boîte noires" et en n'échangeant que des chargements nodaux d'un code à l'autre. L'application présentée ici concerne l'introduction de plasticité et de détails géométriques localisés dans un modèle élastique linéaire. Deux sortes de conditions aux limites sur le modèle local sont étudiées (Dirichlet et Robin) et une technique d'accélération quasi-newton non-intrusive est proposée, menant à une convergence très rapide. Les exemples présentés utilisent le logiciel Abaqus et incluent un problème industriel banalisé fourni par Snecma.This work introduces a method for embedding local details, nonlinear phenomena or innovative features into an industrial finite element problem in a non-intrusive way, ie. without modifying the existing model data or software. It consists in creating a local model of the concerned region, containing the desired features, and then substituting it into the industrial problem, by the means of a solver coupling technique adapted from domain decomposition methods; non-intrusiveness and flexibility are obtained by using both solvers as black boxes and by only exchanging load vectors between the solvers. The method is currently applied to introduce localized plasticity and geometric details into a large linear elastic model. Two kinds of local boundary conditions are studied (Dirichlet and Robin) and a non-intrusive quasi-Newton acceleration technique is introduced, that leads to very fast convergence. Examples are shown using the commercial software package Abaqus, including a large 3D problem provided by our industrial partner Snecma.CACHAN-ENS (940162301) / SudocSudocFranceF

Non Intrusive Computational Mechanics Using Abaqus: Example of Localized lasticity With Topological Change

WCCM 9 / APCOM 2010, Sydney (Australia)International audienceno abstrac

An application of non-intrusive coupling techniques to structural problems with localized plasticity

ECCM 2010 - 4th European Conference on Computational Mechanics, ParisInternational audienceno abstrac

Non-intrusive global/local strategies for solving large problems with localized nonlinearities

International audienceno abstrac

Non-intrusive coupled global/local analysis of localized plasticity problems

International audienceThis paper presents a computational strategy to solve structural problems featuring nonlinear phenomena that occur within a small area of interest, while the rest of the structure retains a linear elastic behavior. Two finite element models are involved: a global linear model of the whole structure, and a local nonlinear submodel” meant to replace the global model in the area of interest. An iterative exchange technique is then used to perform this replacement in an exact but non-intrusive way, which means the model data sets are never modified and the computations can be carried out with standard finite element software. Several ways of exchanging data between the models are investigated and convergence rates are presented on simple academic cases

A two-scale approximation of the Schur complement with application to non-intrusive coupling

ECCOMAS 2012 - European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, Vienna (Austria)International audienceno abstrac

Non-intrusive and exact global/local techniques for structural problems with local plasticity

International audienceThis paper introduces a computational strategy to solve structural problems featuring nonlinear phenomena that occur within a small area, while the rest of the structure retains a linear elastic behavior. Two finite element models are defined: a global linear model of the whole structure, and a local nonlinear “submodel” meant to replace the global model in the nonlinear area. An iterative coupling technique is then used to perform this replacement in an exact but non-intrusive way, which means the model data sets are never modified and the computations can be carried out with standard finite element software. Several ways of exchanging data between the models are discussed and their convergence properties are investigated on two examples