Recherche des zones d'écoulement dans un milieu granulaire ensilé et modélisation des actions exercées sur les parois déformables du silo

Investigation on the flow areas in ensiled granular material and modelling of the distributed actions in a silo with flexible walls

• Auteur / Autrice : Brahim Kerour
• Direction : Eric Ragneau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Rennes, INSA

Mots clés

Mots clés libres

Silo métallique

Géométrie 3D

Parois déformables

Raidisseurs

Tirants

Elément finis

Remplissage

Vidange

Régime permanent

Régime transitoire

Zone morte

Non-linéaire

Elastoplasticité

Grandes déformations

Grands déplacements

Interface

Elément coque

Flambage

Résumé

La modélisation des interactions mécaniques qui se développent dans un silo au cours des différentes phases d'utilisation (remplissage, stockage, vidange,. . . ) se heurte à des difficultés liées à la fois à la complexité du comportement du matériau ensilé (matériau peu homogène et très déformable), à son interaction à la paroi, donc à la déformabilité de celle-ci ainsi qu'au comportement global de la structure du silo. La résolution de l'ensemble de ces difficultés ne peut s'envisager à l'heure actuelle que par des modélisations tridimensionnelles aux éléments finis. Dans la continuité des modèles numériques (axisymétriques ou 3D à parois rigides) développés précédemment à l'INSA de Rennes, le modèle numérique présenté dans ce mémoire a été défini dans l'environnement du logiciel CASTEM 2000. Il intègre une loi de comportement élastoplastique pour la matière ensilée (loi de Hujeux), une loi de frottement de type Mohr-Coulomb à l'interface paroi-matière ainsi que les déformations de la paroi et de l'ensemble de la structure de la cellule. Basée sur une approche quasi-statique, la phase de remplissage est simulée par incrémentation du poids volumique total. Pour la phase de vidange, notamment dans le cas de cellules à fond plat, apparaît une ligne de glissement au sein de la matière ensilée entre la matière qui s'écoule et une " zone morte ". Pour une bonne prédiction des contraintes à la paroi, cette ligne de glissement doit être définie avec précision. Les résultats de nombreuses investigations menées par simulation à partir du modèle EF développé pour la phase de remplissage, complété par les conditions aux limites adéquates permettant de simuler l'ouverture de la trappe, ont permis de préciser la forme de cette surface d'écoulement. . . . . .