Modélisation et simulation numérique du couplage entre les milieux discrets et continus

Modelisation and numerical simulation of coupling discrete and continuum media

• Auteur / Autrice : Mohammad Hammoud
• Direction : Denis Duhamel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des matériaux et structures
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris Est

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Couplage, Théorie du

Résumé

On trouve le résumé suivant en français sur la plateforme de théses en ligne Tel : Un objectif essentiel pour les modélisations modernes est de prédire une réponse exacte dans des endroits par exemple fortement sollicités, fissurés ou endommagés, en utilisant des modèles très fins dont les échelles peuvent varier du micro au nanomètre. La modélisation continue reste efficace et valable pour les milieux où l'on ne s'intéresse qu'à la réponse structurelle. Cependant, la modélisation d'un milieu contenant un nombre important de degrés de liberté en utilisant une méthode discrète est très coûteuse en terme de temps de simulation, d'où l'idée de faire un couplage entre les méthodes continue et discrète. Dans le mémoire de cette thèse, une méthodologie de couplage entre les milieux discrets et continus a été développée. Deux modèles ont été étudiés à partir de cette méthodologie. Le premier modèle est celui d'une voie ferrée soumis à des chargements statique et dynamique. Le deuxième est un modèle de maçonnerie en 2D. La méthode de couplage proposée a permis de reproduire correctement le comportement discret en réduisant sensiblement le nombre de ddls utilisés ainsi que le temps de calcul comparé à celui discret. Le problème de réflexions d'onde à l'interface du couplage (souvent rencontré dans les méthodologies existantes à dans l'étude du modèle de poutre n'a pas été d'actualité car la longueur des ondes est déjà adaptée au maillage. Plusieurs perspectives peuvent être envisagées telles que l'étude dynamique du modèle de maçonnerie.

On trouve le résumé suivant enanglais sur la plateforme de théses en ligne Tel : The main objective of the modeling of modern materials is to predict the response and failure of materials which are governed by deformation mechanisms. For many material simulations, it is very difficult to make a discrete calculation because of large Representative Volume Element sizes and important computation times. Moreover, using only a continuum approach does not always provide an accurate simulation for the response of the system being studied. These two main problems forced researchers to reconsider the advantages of each approach and to recognize that a coupling methodology had to be established that would combine the advantages of both discrete and continuum modelings. In my thesis, a coupling methodology was developped and validated through two models : railway track model and a masonry model. Numerical tools are proposed in this study to clarify the choice of the kind of scale simulations for various domains. The efficiency of coupling methodology is proved by the good match between the discrete and the coupling behaviors, and the gain in the number of elements which implies a reduction in the computation time compared to that needed in the discrete approach. In addition to these conclusions, the absence of the spurious wave at the interface of coupling is also noted. Many future works are proposed as like as the dynamic study of the masonry model.