Phenomenological nonlinear modelling of glassy polymers

Compared with the numerous works into the constitutive equations for the mechanical behaviour of metals, very little attention has been devoted to those of polymers. However, a model is required to describe both the complex shape of the stress–strain curves and strain rate sensitivity of glassy polymers. In this Note, a unified viscoelastic-viscoplastic model is presented in which the nonlinear pre-yield behaviour, the strain softening and the strain hardening are described by internal variables, in analogy with the models developed for metals. In order to check the predictive capability of the model, the numerical results are compared with the experimental data (monotone, creep and relaxation tests) of a typical amorphous glassy polymer

Optymalne kolejowe krzywe przejściowe dla różnych promieni łuku kołowego

This article concerns assessing the dynamical properties and shape optimization of railway transition curves (TCs) for the wide range - 600, 900, 1200, 2000, 3000, and 4000 m - of circular arc radii. The search for the optimum shape means in the current article the evaluation of the curve properties based on chosen dynamical quantities and generation of such shapes with use of a mathematically understood optimization method. As a transition curve in the studies performed, the authors adopted a polynomial of n-th degree, where n = 9 and 11. In the study one model of rail vehicle was used. The model represented 2-axle freight car of the average values of parameters. The authors took the so-called standard transition curves of 9th and 11th degrees, and 3rd degree parabola as initial transition curves in the optimization processes. As quality functions (evaluation criteria) the authors used three functions concerning lateral and vertical vehicle dynamics, and creepages in wheel-rail contact. In this work, the results of the optimization - types of the curvatures of the optimum transition curves - were presented and compared.Celem pracy była optymalizacja kolejowych wielomianowych krzywych przejściowych 9. i 11. stopnia z wykorzystaniem niestandardowych kryteriów oceny krzywej oraz modelu pojazdu szynowego. Jako wspomniane kryteria oceny autorzy pracy zastosowali tu minimalizację wartości całki ze zmiany przyspieszenia poprzecznego i kątowego nadwozia pojazdu po długości drogi oraz poślizgów w kontakcie koło-szyna. W pracy jej autorzy użyli jednego modelu pojazdu kolejowego. Był nim model 2-osiowego wagonu towarowego o uśrednionych wartościach parametrów, który jest rozważany w stanie ładownym. Prosta konstrukcja pojazdu skutkuje akceptowalnymi czasami obliczeń, co jest korzystne w dużej liczbie optymalizacji. W modelu tym przyjęto liniowość zawieszenia pojazdu - liniową sztywność i tłumienie elementów zawieszenia pojazdu. To samo zastosowano w modelu toru. Wykorzystany w pracy model zawiera wszystkie kluczowe elementy modeli dynamicznych pojazdów szynowych, takie jak: kluczowe elementy masowe (zestawy kołowe i nadwozie pojazdu), elementy zawieszenia (elementy sprężyste i tłumiące), koła i geometrię szyn opisaną przez rzeczywisty, nieliniowy kształt ich profili. Poza tym, styczne siły kontaktowe są obliczane przy użyciu uproszczonej nieliniowej teorii kontaktu J.J. Kalkera. Ponadto, model pojazdu jest uzupełniony modelem toru. Może on być traktowany jako zaawansowany model dynamiczny, zwłaszcza gdy porówna się go do punktu materialnego reprezentującego pojazd w tradycyjnych metodach oceny i kształtowania krzywych przejściowych. W pracy przyjęto następujące wartości promienia łuku kołowego R równe: 600 m, 900 m, 1200 m, 2000 m, 3000 m oraz 4000 m. Dla konkretnych wartości R i przechyłki d, autorzy zawsze obliczali prędkość pojazdu, zgodnie ze wzorami tradycyjnie przyjętymi w praktyce inżynierskiej. Przyjęto, że każda krzywa otrzymana w pracy ma krzywiznę (oraz rampę przechyłkową), która została zakwalifikowana do jednej z 5 grup. Wspomniane 5 grup (typów) to: - typ 1 - krzywizna jest w praktyce zbliżona do krzywizny wzorcowej 9. i 11. stopnia, – typ 2 - krzywizna ma kształt pośredni pomiędzy krzywizną wzorcową 9. i 11. stopnia, a parabolą 3. stopnia, krzywizna ta ma styczność typu G1 w skrajnych punktach, - typ 3 - krzywizna quasi-liniowa, bardzo zbliżona do krzywizny paraboli 3. stopnia, - typ 4 - krzywizna ma wklęsły charakter, jest ostra (4a) lub ma ciągłość typu G1 (4b) na początku KP i zawsze ostra na końcu KP, - typ 5 - krzywizna ma wypukły charakter i styczność typu G0 na początku i końcu krzywej

Viscoplastic damage analysis of plate-shell structures subjected to impact loading

Le travail concerne le comportement des plaques et coques soumises à des charges dynamiques dues à des explosions des mélanges gazeux. Des problèmes mécaniques d apparition des fissures et d endommagement ductile sont analysés. En introduction, la revue de la littérature a été présentée ainsi que les théories actuellement les plus souvent utilisées dans ce domaine. Une brève description des outils numériques qui ont servi dans l étude a été également donnée. Les essais expérimentaux et les résultats des mesures ont été discutés dans la deuxième partie du mémoire. Ils ont permis d identifier les paramètres matériels du modèle constitutif viscoplastique et d endommagement nécessaires pour mener une analyse numérique du comportement des plaques, de faire la vérification des nombreuses simulations discutées à la fin du travail. Dans les conclusions, est présenté le bilan des modélisations en exposant surtout celles qui ont conduit à de meilleurs résultats.L auteur discute les hypothèses utilisées, les limitations du modèle et esquisse desperspectives et l évolution possible à l avenir.The work presents the investigation in the response of plate-shell structures subjected to impact loadings (gas mixture explosions). This phenomenon is studied in the context of its mechanical aspects, mainly the ductile fracture prediction. The work starts with the literature review and the description of theories, which are nowadays the most popular in the damage and fracture modelling. After selecting the theoretical models and the numerical tools for the further analysis, the detailed report of all realized experimental tests and their results ispresented. Then, for the assumed constitutive and damage laws, the identification of material and fracture criteria parameters is realized. Finally, the numerical simulations are performed and their results, verified by the experiments, are summarized and commented.The work finishes with the conclusions, where the best approaches (from those, which havebeen tested) are pointed, all assumptions or limitations used in the study are discussed and the objectives for the further research are indicated.ORLEANS-SCD-Bib. electronique (452349901) / SudocSudocFranceF

Méthodes et modèles pour l'évaluation des conséquences de la rupture d'une structure en béton armé sous l'action d'un souffle

Ce travail est consacré à l'étude des différentes étapes du processus engendré par l'explosion et les effets mécaniques qu'elle produit. Pour ce faire, on caractérise : l'onde de pression issue d'une détonation en milieu aérien, l'espace d'expansion du champ de pression et son interaction avec une structure, les lois de comportement des matériaux et leur représentation dans les codes numériques. Des équations empiriques conçues pour prévoir les charges issues de détonations dans un milieu libre et confiné sont validées. La pertinence d'une hypothèse concernant les valeurs de la pression réfléchie d'un mur rigide lors d'une explosion est analysée. En outre, on propose un modèle simplifié du comportement de béton basé sur des contraintes équivalentes prenant en compte des modifications des propriétés mécaniques au cours des déformations. La comparaison des résultats numériques de calcul d'une plaque en béton armé soumise à une onde de choc est présentée via différents modèles constitutifs du béton.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Contribution à l'étude de l'effondrement d'une structure en béton armé

L'effondrement est un phénomène peu abordé en Génie Civil mais important pour l'évaluation de la vulnérabilité d'un ouvrage à une action accidentelle. Il reste cependant difficile à modéliser tant les mécanismes mis en jeu sont nombreux : non-linéarités matérielles (plasticité, endommagement, rupture,...) et géométriques (chute libre, contact,...). L'analyse des problèmes d'effondrement et du comportement structural des portiques en béton armé permet d'identifier les phénomènes qui caractérisent la réponse globale d'une structure ainsi que les modèles utilisables. Nous proposons une approche simplifiée originale reposant sur l'utilisation d'éléments discrets. Les poutres et colonnes, éléments constitutifs du portique, sont modélisés comme des corps rigides, le comportement des matériaux étant supposé localisé dans les liaisons rhéologiques entre les corps rigides. La démarche et les éléments ont été qualifiés et les simulations ont mis en évidence l'influence des différents paramètres.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Modélisation numérique de la rupture de structures métalliques sous sollicitation dynamique

National audienceFew studies focus on the whole process of pressurised metallic containers as it involves several different fields (mechanics but also thermodynamics or fluid mechanics). Consequently, this paper aims at providing appropriate approaches for the modelling of a metallic plate submitted to dynamic solicitation. The modelling is developed with MSC MARC software: it is based on shell elements, elasto-viscoplastic and damage laws, and a depressurisatio depending on breach opening.L'éclatement de capacités métalliques sous pression peut se présenter sous forme de fuite, ou bien d'explosion avec la projection de fragments. Ce phénomène fait non seulement intervenir le domaine de la mécanique des solides mais aussi d'autres domaines tels que la mécanique des fluides et la thermodynamique. Cet article présente différentes approches et méthodes convenant pour chaque étape de la rupture de capacités métalliques sous pression. la modélisation a été réalisée à l'aide du logiciel MARC : celle-ci repose sur des éléments coques, une loi élasto-viscoplastique incluant de l'endommagement, et un écoulement dépendant de l'ouverture de la brèche

Numerical modeling of metallic systems submitted to dynamic solicitation

International audienc

Relations constitutives viscoélastiques pour des tissus techniques

La thèse décrit un essai d'application des relations constitutives pour identifier les propriétés mécaniques d'un tissu technique en tenant compte des phénomènes viscoélastiques. L'étude a été menée sur le tissu technique PANAMA, matériau composite dont la trame est enduite sur les deux faces d'une mince couche de PVC. Dans le cadre de son travail, l'auteur présente et analyse des publications consacrées au développement de la théorie et aux applications d'ingénieur dans le domaine de la mécanique du solide viscoélastique. Une attention particulière est portée sur les lois constitutives viscoélastiques utilisées pour des calculs dans des cas uni-axiaux de contrainte. Par la suite, une méthode d'identification des paramètres de lois constitutives a été élaborée et des valeurs de paramètres de deux modèles constitutifs viscoélastiques ont été déterminées. Il s'agit du modèle linéaire de Zener et du modèle non-linéaire de Schapery. La vérification des résultats obtenus a été faite en comparant la modélisation numérique de la traction uni-axiale à vitesse constante et des essais de fluage avec des résultats expérimentaux. La qualité satisfaisante des paramètres viscoélastiques identifiés est confirmée par l'analyse statistique des valeurs obtenues.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Comportement du fluide magnéto-rhéologique – application du modèle viscoplastique de Bodner-Partom

Pour décrire le comportement du fluide magnéto-rhéologique employé dans certains amortisseurs, on applique la loi viscoplastique de Boder-Partom, utilisée pour les métaux. La loi constitutive exprime la vitesse de déformation en fonction des contraintes de cisaillement pour une intensité de courant donnée. Les paramètres du modèle ont été déterminés pour l'amortisseur Lord RD 1005-3. Les résultats numériques de modélisation ont été confirmés par ceux obtenus lors de l'expérimentation