Ebranlement de structures en béton armé soumises à un phénomène transitoire

In the design of nuclear engineering structures security and safety present a crucial aspect. Civil engineering design and the qualification of materials to dynamic loads must consider the accelerations which they undergo. These accelerations could integrate seismic activity and shaking movements consecutive to aircraft impact with higher cut-off frequency. Current methodologies for assessing this shock are based on transient analyses using classical finite element method associated with explicit numerical schemes or projection on modal basis, often linear. In both cases, to represent in meaningful way a medium -frequency content, it should implement a mesh refinement which is hardly compatible with the size of models of the civil engineering structures. In order to extend industrial methodologies used and to allow a better representation of the behavior of the structure in medium-frequency, an approach coupling a temporal and non-linear analysis for shock area with a frequency approach to treatment of shaking with VTCR (Variational Theory of Complex Rays) has been used. The aim is to use the computational efficiency of the implemented strategy, including medium frequency to describe the nuclear structures to aircraft impact.Les méthodologies actuelles permettant d’évaluer les effets d’ébranlement d’une structure de génie civil reposent sur des analyses EF transitoires par intégration directe ou projection sur la base modale, rarement non linéaires. L’aspect linéaire n’est pas remis en question dès lors que l’on se place hors de la zone de choc, néanmoins la non linéarité de la partie de la structure impactée peut avoir une influence non négligeable. Les méthodologies actuelles permettant d’évaluer les effets d’ébranlement d’une structure de génie civil reposent sur des analyses EF transitoires par intégration directe ou projection sur la base modale, rarement non linéaires. Les accélérations induites servent à établir les spectres de réponse d’oscillateurs simples. L’aspect linéaire n’est pas remis en question dès lors que l’on se place hors de la zone de choc, néanmoins la non linéarité de la partie de la structure impactée peut avoir une influence non négligeable. Une démarche découplée d’analyse, consistant à traiter dans une première phase les aspects non linéaires de la zone de choc doit faire dans un premier l’objet d’une étude paramétrique visant à déceler l’influence des non linéarités dans le signal d’ébranlement.Cette première analyse a pour but de déterminer la modification du signal source de l’ébranlement en amplitude et en fréquence. En conclusion de cette première phase la quantification des modifications apportées au signal d’entrée par la nature de la cible doit pouvoir être estimée. Pour cela, différentes modélisations non linéaires de la zone d’impact seront testées en s’appuyant sur les travaux déjà réalisés. A l’issue de cette première étape, la mise en œuvre d’une méthode de traitement de l’ébranlement par l’utilisation de la TVRC (Théorie Vibrationnelle des Rayons Complexes) sera entreprise. Cette méthode consiste en une première décomposition FFT (Fast Fourier Transform) du signal de chargement. La TVRC assure le transfert du signal décomposé dans la structure. Les signaux obtenus sont ensuite traités en FFT inverse (IFFT) pour reconstituer un signal temporel puis un spectre de réponse. Les verrous scientifiques et points à résoudre susceptibles d’apparaître dans cette phase portent essentiellement sur : -la caractérisation de l’amortissement en fonction de la fréquence, donnée nécessaire à la bonne application de la TVRC - la caractérisation de la discrétisation de l’IFFT de sortie afin de reconstituer un signal juste. Cette démarche reposera sur des solutions analytiques connues sur des gammes de fréquence variées, -l’adaptabilité au GCN des « éléments » de TVRC disponibles actuellement dans la littérature: plaques, coques, tronc de cône. L’usage d’un spectre de sortie en pseudo-accélération doit être mis en question au regard des recommandations NRC vis-à-vis de son contenu corrélé aux pseudo-déplacements correspondants

Shaking of reinforced concrete structures induced by a transient dynamic load

International audienceThe purpose of our study consists in the research of new ways of designing reinforced concrete structures submitted to commercial aircraft impact. We will particularly focus on shaking resulting from such load case. The cutoff frequency of this kind of stress is within the range of 40 to 100 Hz which should correspond to medium frequency [1]. Therefore, industrial structure design implies dynamic studies. The response, especially during the transient stage, cannot be completely described using classical finite element method associated with explicit numerical schemes. Indeed, the medium frequency range is often ignored unless the calculation is carried out with a very refined mesh and consequently, a refined time discretization. This would lead to a prohibitive computation time. The linear behaviour is not questioned outside the impact area, however, the non-linearity of the portion of the impacted structure can have a significant influence. A new multiscale computational strategy, the Variational Theory of Complex Rays [2], is developed for the analysis of the vibration of structures in the medium frequency regime. Using two-scale shape functions which verify the dynamic equation and the consecutive relation within each substructure, the VTCR can be viewed as a means of expressing the power balance at the different interfaces between substructures in variational form. The solution is searched as a combination of propagative and evanescent waves. Only the amplitude of these waves, which are slowly varying quantities of the solution, are discretized. This leads to a numerical model with few degrees of freedom in comparison with a Finite Element model. The method consists in an initial decomposition FFT (Fast Fourier Transform) of the signal loading. The VTCR ensures the transfer of the decomposed signal into the structure. The obtained signals are then processed by inverse FFT (IFFT) to reconstruct a time signal and a response spectrum [3]. The aim is to develop a robust method to get mid-frequency spectra generated by an aircraft impact on a simplified containment [4]. References [1] Hervé G., « Simulation du comportement sous impact de structures en béton armé », PhD thesis, ENS Cachan, 2005 [2] Ladeveze P., Arnaud L., Rouch P. and Blanze C., « The variational theory of complex rays for the calculation of medium-frequency vibrations », Engineering Computations, Vol. 18, pp 193-214, 2001. [3] Chevreuil M., « Sur une nouvelle approche en calcul dynamique transitoire, incluant les basses et les moyennes fréquences », PhD thesis, ENS Cachan, 2005. [4] Thai Nam Quan, « Etude de la réponse en moyenne fréquences d'une enceinte de confinement par la Théorie Variationnelle des Rayons Complexes », Master Thesis, ENS Cachan, 2009

The James Webb Space Telescope Mission

Twenty-six years ago a small committee report, building on earlier studies, expounded a compelling and poetic vision for the future of astronomy, calling for an infrared-optimized space telescope with an aperture of at least $4m$. With the support of their governments in the US, Europe, and Canada, 20,000 people realized that vision as the $6.5m$ James Webb Space Telescope. A generation of astronomers will celebrate their accomplishments for the life of the mission, potentially as long as 20 years, and beyond. This report and the scientific discoveries that follow are extended thank-you notes to the 20,000 team members. The telescope is working perfectly, with much better image quality than expected. In this and accompanying papers, we give a brief history, describe the observatory, outline its objectives and current observing program, and discuss the inventions and people who made it possible. We cite detailed reports on the design and the measured performance on orbit.Comment: Accepted by PASP for the special issue on The James Webb Space Telescope Overview, 29 pages, 4 figure

Shaking of reinforced concrete structures subjected to transient dynamic analysis

Les méthodologies actuelles permettant d’évaluer les effets d’ébranlement d’une structure de génie civil reposent sur des analyses EF transitoires par intégration directe ou projection sur la base modale, rarement non linéaires. L’aspect linéaire n’est pas remis en question dès lors que l’on se place hors de la zone de choc, néanmoins la non linéarité de la partie de la structure impactée peut avoir une influence non négligeable. Les méthodologies actuelles permettant d’évaluer les effets d’ébranlement d’une structure de génie civil reposent sur des analyses EF transitoires par intégration directe ou projection sur la base modale, rarement non linéaires. Les accélérations induites servent à établir les spectres de réponse d’oscillateurs simples. L’aspect linéaire n’est pas remis en question dès lors que l’on se place hors de la zone de choc, néanmoins la non linéarité de la partie de la structure impactée peut avoir une influence non négligeable. Une démarche découplée d’analyse, consistant à traiter dans une première phase les aspects non linéaires de la zone de choc doit faire dans un premier l’objet d’une étude paramétrique visant à déceler l’influence des non linéarités dans le signal d’ébranlement.Cette première analyse a pour but de déterminer la modification du signal source de l’ébranlement en amplitude et en fréquence. En conclusion de cette première phase la quantification des modifications apportées au signal d’entrée par la nature de la cible doit pouvoir être estimée. Pour cela, différentes modélisations non linéaires de la zone d’impact seront testées en s’appuyant sur les travaux déjà réalisés. A l’issue de cette première étape, la mise en œuvre d’une méthode de traitement de l’ébranlement par l’utilisation de la TVRC (Théorie Vibrationnelle des Rayons Complexes) sera entreprise. Cette méthode consiste en une première décomposition FFT (Fast Fourier Transform) du signal de chargement. La TVRC assure le transfert du signal décomposé dans la structure. Les signaux obtenus sont ensuite traités en FFT inverse (IFFT) pour reconstituer un signal temporel puis un spectre de réponse. Les verrous scientifiques et points à résoudre susceptibles d’apparaître dans cette phase portent essentiellement sur : -la caractérisation de l’amortissement en fonction de la fréquence, donnée nécessaire à la bonne application de la TVRC - la caractérisation de la discrétisation de l’IFFT de sortie afin de reconstituer un signal juste. Cette démarche reposera sur des solutions analytiques connues sur des gammes de fréquence variées, -l’adaptabilité au GCN des « éléments » de TVRC disponibles actuellement dans la littérature: plaques, coques, tronc de cône. L’usage d’un spectre de sortie en pseudo-accélération doit être mis en question au regard des recommandations NRC vis-à-vis de son contenu corrélé aux pseudo-déplacements correspondants.In the design of nuclear engineering structures security and safety present a crucial aspect. Civil engineering design and the qualification of materials to dynamic loads must consider the accelerations which they undergo. These accelerations could integrate seismic activity and shaking movements consecutive to aircraft impact with higher cut-off frequency. Current methodologies for assessing this shock are based on transient analyses using classical finite element method associated with explicit numerical schemes or projection on modal basis, often linear. In both cases, to represent in meaningful way a medium -frequency content, it should implement a mesh refinement which is hardly compatible with the size of models of the civil engineering structures. In order to extend industrial methodologies used and to allow a better representation of the behavior of the structure in medium-frequency, an approach coupling a temporal and non-linear analysis for shock area with a frequency approach to treatment of shaking with VTCR (Variational Theory of Complex Rays) has been used. The aim is to use the computational efficiency of the implemented strategy, including medium frequency to describe the nuclear structures to aircraft impact

Shaking of reinforced concrete structures subjected to transient dynamic analysis

Les méthodologies actuelles permettant d’évaluer les effets d’ébranlement d’une structure de génie civil reposent sur des analyses EF transitoires par intégration directe ou projection sur la base modale, rarement non linéaires. L’aspect linéaire n’est pas remis en question dès lors que l’on se place hors de la zone de choc, néanmoins la non linéarité de la partie de la structure impactée peut avoir une influence non négligeable. Les méthodologies actuelles permettant d’évaluer les effets d’ébranlement d’une structure de génie civil reposent sur des analyses EF transitoires par intégration directe ou projection sur la base modale, rarement non linéaires. Les accélérations induites servent à établir les spectres de réponse d’oscillateurs simples. L’aspect linéaire n’est pas remis en question dès lors que l’on se place hors de la zone de choc, néanmoins la non linéarité de la partie de la structure impactée peut avoir une influence non négligeable. Une démarche découplée d’analyse, consistant à traiter dans une première phase les aspects non linéaires de la zone de choc doit faire dans un premier l’objet d’une étude paramétrique visant à déceler l’influence des non linéarités dans le signal d’ébranlement.Cette première analyse a pour but de déterminer la modification du signal source de l’ébranlement en amplitude et en fréquence. En conclusion de cette première phase la quantification des modifications apportées au signal d’entrée par la nature de la cible doit pouvoir être estimée. Pour cela, différentes modélisations non linéaires de la zone d’impact seront testées en s’appuyant sur les travaux déjà réalisés. A l’issue de cette première étape, la mise en œuvre d’une méthode de traitement de l’ébranlement par l’utilisation de la TVRC (Théorie Vibrationnelle des Rayons Complexes) sera entreprise. Cette méthode consiste en une première décomposition FFT (Fast Fourier Transform) du signal de chargement. La TVRC assure le transfert du signal décomposé dans la structure. Les signaux obtenus sont ensuite traités en FFT inverse (IFFT) pour reconstituer un signal temporel puis un spectre de réponse. Les verrous scientifiques et points à résoudre susceptibles d’apparaître dans cette phase portent essentiellement sur : -la caractérisation de l’amortissement en fonction de la fréquence, donnée nécessaire à la bonne application de la TVRC - la caractérisation de la discrétisation de l’IFFT de sortie afin de reconstituer un signal juste. Cette démarche reposera sur des solutions analytiques connues sur des gammes de fréquence variées, -l’adaptabilité au GCN des « éléments » de TVRC disponibles actuellement dans la littérature: plaques, coques, tronc de cône. L’usage d’un spectre de sortie en pseudo-accélération doit être mis en question au regard des recommandations NRC vis-à-vis de son contenu corrélé aux pseudo-déplacements correspondants.In the design of nuclear engineering structures security and safety present a crucial aspect. Civil engineering design and the qualification of materials to dynamic loads must consider the accelerations which they undergo. These accelerations could integrate seismic activity and shaking movements consecutive to aircraft impact with higher cut-off frequency. Current methodologies for assessing this shock are based on transient analyses using classical finite element method associated with explicit numerical schemes or projection on modal basis, often linear. In both cases, to represent in meaningful way a medium -frequency content, it should implement a mesh refinement which is hardly compatible with the size of models of the civil engineering structures. In order to extend industrial methodologies used and to allow a better representation of the behavior of the structure in medium-frequency, an approach coupling a temporal and non-linear analysis for shock area with a frequency approach to treatment of shaking with VTCR (Variational Theory of Complex Rays) has been used. The aim is to use the computational efficiency of the implemented strategy, including medium frequency to describe the nuclear structures to aircraft impact

Carbonisation de brais en milieu géométriquement limité (application aux composites carbone-carbone granulaires)

ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Vers une nouvelle stratégie pour la simulation d'un impact sur une grande structure en béton armé

National audienceDans le processus de conception d'une installation industrielle sensible, la sureté de la structure présente un aspect primordial. Le dimensionnement du génie-civil ainsi que la qualification des matériels aux sollicitations dynamiques doivent tenir compte des accélérations qu'ils subissent. Ces accélérations doivent intégrer les mouvements sismiques, mais également les mouvements d'ébranlement consécuti s l'impact d'avion de réquences de coupure plus élevées. Les méthodologies actuelles permettant d'évaluer cet ébranlement reposent sur des analyses, rarement non linéaires, par éléments finis en transitoires par intégration directe ou par projection sur base modale. Dans ces deu cas pour parvenir représenter de manière pertinente un contenu de moyenne fréquence, il convient de mettre en place un raffinement de maillage difficilement compatible avec la taille des modèles de ces structures de génie civil. A in d'enrichir les méthodologies industrielles employées et de permettre une meilleure représentation du comportement de la structure mo ennes réquences, une démarche couplant une analyse temporelle et non linéaire de la zone de choc avec une approche fréquentielle de traitement de l'ébranlement par l'utilisation de la TVRC (Théorie Variationnelle des Rayons Complexes) est proposée. L'objecti est ainsi d'utiliser l'e icacité numérique de la stratégie employée, notamment en moyennes fréquences, pour qualifier de grandes structures en béton armé soumises à un impact d'avion

Calcul des vibrations induites par un impact sur une structure

National audienceLes développements récents autours de la corrélation d'image, associés à des camé- ras rapides numériques de plus en plus performantes et accessibles permettent d'envisager de nouveaux moyens de mesures pour des essais dynamiques. Ce papier présente donc le dé- pouillement d'essais d'impact sur poutre en béton armé à l'aide de la corrélation d'images numériques afin de déterminer les champs de déplacement lors de l'essai et également de dé- terminer la vitesse de fissuration du béton armé. La connaissances de ces données au cours du temps est ainsi un allié essentiel au modélisateur pour permettre une meilleure validation des modèles numériques