Thèses

Vieillissement des Aerorefrigerants - Etude de la Déformée et de la Fissuration

Auteur : Christophe Baillis
Directeur de thèse : J. F. Jullien
Affiliation de l'auteurs : Institut national des sciences appliquées de Lyon, Villeurbanne, FRANCE
Résumé : Ce travail est une contribution à la compréhension du comportement mécanique des aéroréfrigérants à tirages naturels sous chargements statiques monotones ou considérés comme tels. L'objectif est de retrouver, à l'aide de simulations numériques : - L'origine des dommages observés sur plusieurs structures, - La ou les causes de leurs évolutions, - Leurs influences sur la tenue de la construction. Le premier chapitre est une étude bibliographique. Dans le deuxième chapitre, nous présentons les modèles utilisés. La modélisation est basée sur une approche bidimensionnelle avec séries de FOURIER permettant de prendre en compte, le comportement du béton armé, la fissuration initiale et les défauts géométriques. Le troisième chapitre est consacré à la recherche de l'origine des dommages observés sur la coque. Les influences, de la maturation du béton, du poids propre et du sol sont analysées en considérant la structure en cours de construction. Enfin, le dernier chapitre concerne l'étude de l'évolution des dommages au cours du temps et leurs influences sur la résistance de l'aéroréfrigérant. Les effets du fluage et des évolutions du sol sont simulés. La résistance de la structure et sa stabilité sont calculées en prenant en compte, les défauts géométriques et la fissuration, en considérant les actions, de la gravité, du vent et du sol.
Source : Travaux Universitaires - Thèse nouveau doctorat - 1996  [Note(s) :  [252 p.]] (bibl.: 89 ref.)  (Année de soutenance : 1996) (No :  96 ISAL 0044)
Langue : Français
Mots-clés anglais : Modeling ; Stability ; Mechanical deformation ; Strength ; Structure soil interaction ; Creep ; Reinforced concrete ; Mechanical properties ; Cracking ; Ageing ; Air cooled heat exchanger ; Cooling tower
Mots-clés français : Modélisation ; Stabilité ; Déformation mécanique ; Résistance mécanique ; Interaction sol structure ; Fluage ; Béton armé ; Propriété mécanique ; Fissuration ; Vieillissement ; Aéroréfrigérant ; Tour refroidissement
Mots-clés espagnols : Modelización ; Estabilidad ; Deformación mecánica ; Resistencia mecánica ; Interacción suelo estructura ; Fluencia ; Hormigón armado ; Propiedad mecánica ; Agrietamiento ; Envejecimiento ; Aerorefrigerante ; Torre enfriamiento
Localisation : INIST-CNRS, Cote INIST : T 141180, Nº notice refdoc (ud2m) : 14196695
    

Simulation numérique du soudage - acier 316L : validation sur cas tests de complexité croissante

Auteur : Lionel Depradeux
Directeur de thèse : J. F. Jullien
Affiliation de l'auteurs : Institut national des sciences appliquées de Lyon, Villeurbanne, FRANCE
Résumé : Ce travail vise à la prédiction par simulation numérique des distorsions et contraintes résiduelles générées par une opération de soudage. Le cas particulier du soudage TIG sur acier 316L est considéré. Afin d’étudier de façon progressive les difficultés de modélisation qui doivent être pris en compte dans le cadre de la simulation numérique du soudage, une étude à la fois expérimentale et numérique est effectuée sur différents types d’essais de complexité croissante, allant d’un cas test uniaxial jusqu’à un cas test entièrement tridimensionnel. En premier lieu, des tests unidimensionnels sont effectués sur des spécimens pour lesquels les champs de température et de contraintes sont macroscopiquement homogènes dans la zone d’étude. Ce type de tests, très utile en vue de valider différentes lois de comportement, permet en outre l’étude du comportement thermomécanique de l’acier lorsque celui-ci est soumis à des cycles thermiques similaires à ceux qui interviennent dans la Zone Affectée Thermiquement lors d’une opération de soudage. Après quoi, des tests qui mettent en jeu des gradients de températures et de contraintes sont effectués sur des structures bi-dimensionnelles axi-symétriques, afin d’étudier les effets de structure et les problèmes liés à la présence d’une zone fondue. Enfin, un test plus représentatif d’une véritable opération de soudage, faisant intervenir une source de chaleur mobile, intègre les effets tridimensionnels. Des simulations numériques, conformes aux essais réalisés, sont réalisés en parallèle avec le logiciel d’éléments finis code_Aster (EDF). L’analyse comparative entre résultats expérimentaux et numériques pour chaque type de test permet de juger de l’aptitude du code de calcul utilisé à prédire distorsions et contraintes résiduelles, et des analyses paramétriques permettent d’étudier la sensibilité des résultats aux données matériau, à la loi de comportement utilisée, ou encore à la modélisation de l’apport de chaleur.
Langue : Français
Mots-clés français :  Soudage, simulation numérique, acier inoxydable austénitique, 316L, TIG, apport de chaleur, propriétés mécaniques, propriétés thermiques
    

Vers une approche chimio-poro-visco-élastique du comportement au jeune âge des bétons

Auteur : Paul-Marie Michaud
Directeurs de thèse : J. Marchand et B. Bissonnette (Université Laval) ; J.M. Reynouard et J.F. Georgin (INSA de Lyon)
Affiliation de l'auteurs : Institut national des sciences appliquées de Lyon, Villeurbanne, FRANCE
Résumé : La théorie des milieux poreux réactifs fermés est explorée pour modéliser le comportement au jeune âge des bétons pour des couplages chimio-poro-visco-élastiques. Le modèle est construit autour de l’hypothèse que la dépression capillaire est le principal mécanisme responsable du retrait d’autodessiccation (Hua et al. 1995). Ce retrait correspond à la réponse viscoélastique de la matrice solide vieillissante du milieu poreux sous l’action d’une contrainte de compression induite par la condensation capillaire. L’apparition d’une déformation de gonflement dans les premières heures qui suivent la prise du matériau ne peut être expliquée par un phénomène de dessiccation, car l’humidité relative décroît au fur et à mesure de l’évolution de la réaction d’hydratation. Les déformations endogènes (déformations libres du matériau en conditions isothermes, sans chargement extérieur et sans échange hydrique avec l’extérieur) sont donc définies comme la somme d’un gonflement chimique macroscopique dû à la réaction d’hydratation et d’un retrait d’autodessiccation. L’approche chimio-poro-visco-élastique développée dans cette étude pour analyser le comportement au jeune âge des bétons a plusieurs objectifs. Premièrement, une modélisation basée sur une approche de la mécanique des milieux poreux permet d’avoir une base rigoureuse à la compréhension des mécanismes qui ont une influence sur les déformations différées observées à l’échelle macroscopique. Le deuxième objectif consiste en la mise en place d’un outil qui fournit les bases nécessaires à une meilleure compréhension de l’influence de la composition du matériau sur le comportement au jeune âge des bétons. Ce rapport est divisé en quatre parties dont les deux premières font état des connaissances publiées dans la littérature scientifique qui permettront d’arriver à une modélisation basée sur une approche multi-échelles du problème. Les conditions de retrait restreint sont développées dans la troisième partie afin de montrer comment un essai R2D2 peut être analysé en vue d’une modélisation du comportement au jeune âge. La quatrième décrit les bases théoriques du modèle ainsi que l’identification des paramètres de ce dernier. Le rapport finit par une application de l’approche pour étudier l’influence du ciment et du rapport E/C sur le comportement au jeune âge des bétons.
Langue : Français
Mots-clés français : Milieu poreux, modèle prédictif, hydratation, fluage, propriétés mécaniques vieillissantes, autodessiccation, pression capillaire, distribution poreuse, contraction Le Chatelier
  

Etude du transfert de chaleur couplé conduction-rayonnement dans les mousses de Polystyrène expansé : Modélisation et caractérisation

Auteur : Rémi COQUARD
Directeur de thèse : Dominique BAILLIS
Affiliation de l'auteurs : Institut national des sciences appliquées de Lyon, Villeurbanne, FRANCE
Résumé : Cette étude s’intéresse aux transferts de chaleur en régime permanent dans les mousses de Polystyrène Expansé (PSE) de faible densité. Ces matériaux sont principalement utilisés pour l’isolation thermique des bâtiments et possèdent une structure particulière. Etant donné leur très faible masse volumique, ils sont le siège d’un couplage entre transfert thermique par conduction et par rayonnement. Une première partie de l’étude a pour but de modéliser l’évolution de la conductivité thermique équivalente de ces mousses avec les différents paramètres qui la caractérisent (masse volumique, taille de cellules, taille de billes, porosité interbille). Pour cela, le couplage conduction-rayonnement en géométrie monodimensionnelle et l’équation du transfert radiatif sont résolus numériquement par la méthode des volumes de contrôle associée à la méthode des ordonnées discrètes. La conductivité phonique de ces matériaux est prédite en adaptant des modèles déjà existants. Par contre, les propriétés radiatives sont déterminées à partir des indices de réfraction du polystyrène en utilisant une méthode originale permettant de prendre en compte la structure complexe de ces mousses. Les résultats théoriques concernant les propriétés radiatives et la conductivité thermique équivalente des mousses de PSE sont validés à partir de mesures spectrométriques et de mesures flux métriques sur des échantillons que nous avons pu caractériser. Dans une deuxième partie, trois actions consistant à introduire des rupteurs de rayonnement au sein de l’isolant pour freiner la propagation du rayonnement et donc diminuer le transfert de chaleur par rayonnement sont analysées. Ces trois actions se différencient par l’échelle à laquelle les rupteurs agissent sur le transfert radiatif (échelle macroscopique, échelle microscopique, échelle mésoscopique). Dans chaque cas, la modélisation théorique nous permet de déterminer les caractéristiques des rupteurs maximisant la baisse de conductivité thermique équivalente des mousses. Les résultats sont ensuite validés à partir de mesures flux métriques montrant que des baisses sensibles de la conductivité thermique équivalente peuvent être obtenues en utilisant ces actions. Enfin, dans une dernière partie nous nous intéressons à l’application des méthodes de mesure classiques de la conductivité équivalente au cas des mousses de PSE. Ces méthodes de mesure sont basées sur l’hypothèse d’un transfert de chaleur purement conductif. Nous montrons donc les limites de chacune de ces méthodes dans le cas de matériau où le transfert de chaleur par rayonnement est non négligeable.
Source : Travaux Universitaires - Thèse nouveau doctorat - 2004 [Note(s) : [300 p.]] (bibl.: 89 ref.) (Année de soutenance : 2004)
Langue : Français
Mots-clés anglais : Expanded Polystyrene Foams, heat transfer, conduction, radiation, opacifier
Mots-clés français : Mousses de Polystyrène Expansé, transfert thermique, conduction, rayonnement, opacifieur