Caractérisation du matériau bois de structures utilisé en construction par la méthode vibratoire : une technique de mesure non destructive

Le présent article décrit une nouvelle méthode non destructive de caractérisation des poutres de structures en bois. Basée sur l’excitation par vibrations, la méthode développée est fondée sur la théorie de Bernoulli et Timoshenko. Elle a été appliquée aux types de bois lamellé-collé, Laminated Veener Lumbers ainsi qu’aux composites en I, pour les règles de conception, de calculs de dimensionnement et de suivi de leur endommagement. Sur la base d’un vaste programme expérimental de caractérisation des poutres de ces différents types de bois, la comparaison des modules élastiques a été effectuée entre les valeurs estimées par la méthode vibratoire et celles fournies par la méthode statique fondée sur la mesure de la flèche relative. Les résultats obtenus mettent en évidence que la mesure du module d’élasticité par la méthode dynamique non destructive proposée peut être retenue pour caractériser les poutres en vue de la détermination des niveaux de charge des essais de comportement différé et de la durée de vie, deux facteurs phénoménologiques très importants qui, à ce jour, ne sont pas assez clarifiés dans les règles régissant les calculs des poutres à base de bois de grandes dimensions.Mots-clés : vibrations, poutres de structures, durée de vie, flexion circulaire.Characterization of structural wooden beams by vibratory method : a nondestructive technique of measurement This paper describes a new non-destructive characterization method for structural wooden beams. Based on vibrations exciting, the developed method is based on Bernoulli and Timoshenko theory. It has been applied to the lamellate-stuck types, Laminated Veener Lumbers and I composites types, for their design rules, calculations and damage monitoring. Based on an extensive experimental program of beams characterization for such different wood types, comparison of elastic modulus was made between estimated values from vibrations method and those provided by the static method funded on relative arrow or flitch measurement. The obtained results show that elasticity modulus measurement with the proposed nondestructive dynamic method can be used for wood beams characterization, in view of determination of loading levels during delayed behavior testing and lifespan studying, two very important phenomenological factors that, to date, are not sufficiently clarified in the governing rules for larger wood beams calculation.Keywords : vibrations, structures’ beams, lifespan, circular bending

EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE RUPTURE OF POLYESTER-WOOD COMPOSITE UNDER

The work is devoted to experimental study of polyester-wood composite under dynamic loading. Based on a thermodynamic approach, the objective is the evaluation of the specific energy of interfacial delamination in a multi-layer composite material under dynamic loading causing damage to it by cracking. For modeling of dynamic loading, it was used an experi- mental device based on the principle of the Charpy test which is to measure the residual en- ergy of a mass movement following a shock at speeds generally between 1 and 4 m/s, on a test piece cut of standardized dimensions requested in bending. Some of the available energy is consumed by rupture of the test piece. The results of this work showed that for a dynamic test, the fracture energy is function of the speed and impact energy of fall of the load. These results may be useful in the design of multilayer composite structures subjected to dynamic load

ESTIMATION DES PLUIES EXCEPTIONNELLES JOURNALIERES EN ZONE TROPICALE: CAS DU BASSIN VERSANT DE L’OUEME AU BENIN PAR COMPARAISON DES LOIS DE JENKINSSON ET DE GUMBEL

The present work has for objective the survey of the features of the rainfall observed on the Ouémé's basin and the establishment of the the evaluation of the daily exceptional rains very used in the conception of the hydraulic works and Civil Engineering. The extreme annual daily rainfalls of 37 rainfall stations of Benin installed on the Ouémé's basin have been analyzed on the period 1971-2010. Then, they have been adjusted to an extreme value law selected among the laws of Jenkinson and Gumbel according to the Kolmogorov-Smirnov test. These tests permitted to regionalize the laws of adjustment in distinct two zones of application: the law of Jenkinson appears more adequate to the zone South while the law of Gumbel suits the North zone of Benin better; what makes notice the non consistency of the exclusive use of the law of Gumbel at the time of the studies of conception of hydraulic works on the whole territory. The evaluation of the quantiles relative of daily rain to the period’s back 2, 5, 10, 20, 50 and 100 years revealed that the maximal heights of water of rare frequency are observed at the Cotonou-Airport station on the Coastline and the maximal heights of water weakest in Ina's region to the North of Benin

Measurement and comparison of individual external doses of high-school students living in Japan, France, Poland and Belarus -- the "D-shuttle" project --

Twelve high schools in Japan (of which six are in Fukushima Prefecture), four in France, eight in Poland and two in Belarus cooperated in the measurement and comparison of individual external doses in 2014. In total 216 high-school students and teachers participated in the study. Each participant wore an electronic personal dosimeter "D-shuttle" for two weeks, and kept a journal of his/her whereabouts and activities. The distributions of annual external doses estimated for each region overlap with each other, demonstrating that the personal external individual doses in locations where residence is currently allowed in Fukushima Prefecture and in Belarus are well within the range of estimated annual doses due to the background radiation level of other regions/countries

Une méthode de détermination de l'état de contrainte des structures à barres soumises à un chargement répété mobile

Le présent article est consacré à l'élaboration de modèles mathématiques de détermination de l'état de sollicitations internes des structures sous une charge (ou système de charges) répété mobile, basée sur le principe de superposition et de la matrice d'influence élargie. Un exemple numérique a été résolu pour valider les modèles conçus. A travers cet exemple l'algorithme de calcul a été défini. Journal des Sciences Pour l'Ingénieur Vol. 6, 2006: 25-3

Optimisation de la masse des pertiques elastiques:Calcul et conception optimale des portiques elastiques sous chargement repete mobile

The present survey approaches the elastic frames analysis under mobile repeated loading, and their conception optimal to the elastic stage of the mechanical behavior of the material. A method of precision of the reports of rigidity of the different elements of the frames under mobile repeated loading has been developed. The possible reduction of frame mass is revealed. La présente étude aborde l’analyse des portiques élastiques sous chargement répété mobile, et leur conception optimale au stade élastique du comportement mécanique du matériau. Une méthode de précision des rapports de rigidité des différents éléments des portiques sous chargement répété mobile a été développée. La diminution possible de la masse des portiques est révélée

Contribution to the multiscale modeling of composite materials

Nous proposons dans cette thèse diverses approches, pour l'amélioration de la modélisation et la simulation multi-échelle du comportement des matériaux composites. La modélisation précise et fiable de la réponse mécanique des matériaux composite demeure un défi majeur. L'objectif de ce travail est de développer des méthodologies simplifiées et basées sur des techniques d'homogénéisation existantes (numériques et analytiques) pour une prédiction efficiente du comportement non-linéaire de ces matériaux. Dans un premier temps un choix à été porté sur les techniques d'homogénéisation par champs moyens pour étudier le comportement élastoplastique et les phénomènes d'endommagement ductile dans les composites. Bien que restrictives, ces techniques demeurent les meilleures en termes de coût de calcul et d'efficacité. Deux méthodes ont été investiguées à cet effet: le Schéma Incrémental Micromécanique (SIM) en modélisation mono-site et le modèle Mori-Tanaka en modélisation multi-site (MTMS). Dans le cas d'étude du comportement élastoplastique, nous avons d'une part montré et validé par la méthode des éléments finis que la technique d'homogénéisation SIM donne un résultat plus précis de la modélisation des composites à fraction volumique élevée que celle de Mori-Tanaka, fréquemment utilisée dans la littérature. D'autre part nous avons étendu le modèle de Mori-Tanaka (M-T) généralement formulé en mono-site à la formulation en multi-site pour l'étude du comportement élastoplastique des composites à microstructure ordonnée. Cette approche montre que la formulation en multi-site produit des résultats concordants avec les solutions éléments finis et expérimentales. Dans la suite de nos travaux, le modèle d'endommagement ductile de Lemaître-Chaboche a été intégré à la modélisation du comportement élastoplastique dans les composites dans une modélisation multi-échelle basée sur le SIM. Cette dernière étude révèle la capacité du modèle SIM à capter les effets d'endommagement dans le matériau. Cependant, la question relative à la perte d'ellipticité n'a pas été abordée. Pour finir nous développons un outil d'homogénéisation numérique basé sur la méthode d'éléments finis multi-échelles (EF2) en 2D et 3D que nous introduisons dans le logiciel conventionnel ABAQUS via sa subroutine UMAT. Cette méthode (EF2) offre de nombreux avantages tels que la prise en compte de la non-linéarité du comportement et de l'évolution de la microstructure soumise à des conditions de chargement complexes. Les cas linéaires et non-linéaires ont été étudiés. L'avantage de cette démarche originale est la possibilité d'utilisation de toutes les ressources fournies par ce logiciel (un panel d'outils d'analyse ainsi qu'une librairie composée de divers comportements mécaniques, thermomécaniques ou électriques etc.) pour l'étude de problèmes multi-physiques. Ce travail a été validé dans le cas linéaire sur un exemple simple de poutre en flexion et comparé à la méthode multi-échelle ANM (Nezamabadi et al. (2009)). Un travail approfondi sera nécessaire ultérieurement avec des applications sur des problèmes non-linaires mettant en évidence la valeur de l'outil ainsi développéWe propose in this thesis several approaches for improving the multiscale modeling and simulation of composites’ behavior. Accurate and reliable modeling of the mechanical response of composite materials remains a major challenge. The objective of this work is to develop simplified methodologies based on existing homogenization techniques (numerical and analytical) for efficient prediction of nonlinear behavior of these materials. First choice has been focused on the Mean-field homogenization methods to study the elasto-plastic behavior and ductile damage phenomena in composites. Although restrictive, these techniques remain the best in terms of computational cost and efficiency. Two methods were investigated for this purpose: the Incremental Scheme Micromechanics (IMS) in One-site modeling and the Mori-Tanaka model in multi-site modeling (MTMS). In the framework of elastoplasticity, we have shown and validated by finite element method that the IMS homogenization results are more accurate, when dealing with high volume fraction composites, than the Mori-Tanaka model, frequently used in the literature. Furthermore, we have extended the Mori-Tanaka's model (MT) generally formulated in One-site to the multi-site formulation for the study of elasto-plastic behavior of composites with ordered microstructure. This approach shows that the multi-site formulation produces consistent results with respect to finite element and experimental solutions. In the continuation of our research, the Lemaître-Chaboche ductile damage model has been included to the study of elasto-plastic behavior in composite through the IMS homogenization. This latest investigation demonstrates the capability of the IMS model to capture damage effects in the material. However, the issue on the loss of ellipticity was not addressed. Finally we develop a numerical homogenization tool based on computational homogenization. This novel numerical tool works with 2D and 3D structure and is fully integrated in the conventional finite element code ABAQUS through its subroutine UMAT. The (FE2) method offers the advantage of being extremely accurate and allows the handling of more complex physics and geometrical nonlinearities. Linear and non-linear cases were studied. In addition, its combination with ABAQUS allows the use of major resources provided by this software (a panel of toolbox for various mechanical, thermomechanical and electrical analysis) for the study of multi-physics problems. This work was validated in the linear case on a two-scale analysis in bending and compared to the multi-scale method ANM (Nezamabadi et al. (2009)). Extensive work will be needed later with applications on non-linear problems to highlight the value of the developed too