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Extrusion latérale de "Anatolie : Géométrie et mécanisme de la fracturationSuzanne, Patrick 20 December 1990 (has links) (PDF)
Le phénomène d'extrusion latérale dans les systèmes en collision est étudié avec l'aide d'images satellitaires, de données de terrain et de modèles analogiques. Nous avons abordé le problème par le biais de deux analyses complémentaires: l'une régionale concerne la caractérisation d'un système naturel, l'Anatolie, l'autre d'ordre thématique concerne la caractérisation des champs de failles. L'étude régionale est menée à partir de la Faille Nord Anatolienne (FNA) qui est la principale zone faillée accommodant l'extrusion vers l'Ouest du bloc anatolien. La FNA est une zone décrochante dextre dont le mécanisme évolue depuis un pôle compressif à l'Est, vers un pôle extensif à l'Ouest. La partie orientale de la FNA, orientée N 110°, est contrôlée par le système en collision Arabie/Eurasie tandis que la partie occidentale de la FNA, orientée N75°, est sous* l'influence de l'extension égéenne. La présence du bloc rigide de la Mer Noire semble conditionner le changement de direction de la FNA. Le problème mécanique posé, à partir de l'étude expérimentale, est la modalité du processus d'extrusion latérale avec des conditions aux limites défavorables. En réduisant la longueur du continent au front du piston, nous observons une rotation de l'axe de la contrainte principale 0'1, de 30° par rapport à la direction d'avancée du poinçon. Nous observons une déformation diffuse à l'intérieur du continent extrudé qui évolue cependant vers une concentration de la déformation. L'évolution du partitionnement extrusion/raccourcissement se fait aux dépens de l'extrusion. Nous concluons aussi que l'extension égéenne agit comme un moteur, nécessaire pour assurer l'extrusion de l'Anatolie. La distribution spatiale des failles et des séismes est caractérisée par une analyse fractale. La géométrie des failles est fractale avec une dimension de 1.7, et représentative d'une déformation pénétrative. Le champ de séismes montre une distribution plus complexe, multifractale, que nous attribuons à l'interférence des phénomènes de croissance avec le phé'nomène de localisation de la déformation.
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Modélisation et computation des processus cognitifs et informationnels en conception amont : une investigation chez les designers et les concepteurs.Bouchard, Carole 09 July 2010 (has links) (PDF)
La recherche présentée ici porte sur les phases amont du processus de conception innovante. Ces phases font intervenir différents métiers qui opèrent dans un contexte d'ingénierie concourante (design, ergonomie cognitive, marketing). La frontière entre ces métiers devient de plus en plus floue et bon nombre des représentations utilisées lors des phases collectives se doivent d'être compréhensibles par tous. Cette recherche a été développée en une séquence qui s'appuie sur la (1) formalisation des processus cognitifs métiers du design ou de l'ergonomie cognitive, (2) l'extraction de connaissances, règles et routines qui nous ont conduits à la (3) définition de nouveaux formalismes. Ces formalismes sont utilisables pour la computation partielle des phases d'information, génération, évaluation et matérialisation qui forment notre modèle théorique. Ils ont pour vocation d'être intégrés dans des outils logiciels de design computationnel destinés aux étapes précoces de la conception. Cette recherche se positionne en sciences de la conception et plus précisément dans les domaines de l'ingénierie Kansei, du design émotionnel, de la créativité appliquée et du design d'expérience.
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Étude structurale du système d'efflux membranaire MexXY-OprM impliqué dans la résistance aux antibiotiques chez Pseudomonas aeruginosaPhan, Gilles 12 June 2008 (has links) (PDF)
La bactérie à Gram-negatif Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste impliqué dans les infections nosocomiales et touchant essentiellement les individus immunodéprimés. Parmi les mécanismes de résistance aux antibiotiques, leur efflux actif par un système de transport transmembranaire appelé Mex (Multi-drug Efflux pump) a pris une grande importance clinique. Ces systèmes d'efflux sont constitués d'un assemblage de trois protéines différentes : une porine de la famille OMF (Outer Membrane Factor), un transporteur de la famille RND (Resistance Nodulation Division) localisé dans la membrane interne et un adaptateur périplasmique de la famille MFP (Membrane Fusion Protein) assurant la cohésion du système. Le sujet de thèse porte sur l'étude structurale, essentiellement par cristallographie RX, de la pompe d'efflux MexXY-OprM qui présente la particularité d'être spécifique aux antibiotiques de la famille des aminoglycosides.
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Finite element mesoscopic analysis of damage in microalloyed continuous casting steels at high temperature/Analyse mésoscopique par éléments finis de lendommagement à haute température des aciers microalliés de coulée continueCastagne, Sylvie 12 February 2007 (has links)
This thesis addresses the problem of damage at elevated temperature with a view to analysing transverse cracking during the continuous casting of microalloyed steels. Based on the results of a previous project undertaken at the University of Liège to simulate the continuous casting process at the macroscopic level, the present research aims at studying the damage growth using a finite element mesoscopic approach that models the grains structure of the material. The developments are done at the mesoscopic scale using information from both the microscopic and macroscopic levels.
In order to determine the constitutive laws governing the damage process at the mesoscopic scale, the physical mechanisms leading to the apparition of cracks during steel continuous casting are first investigated. It is acknowledged that in the studied temperature range (800 to 1200 °C), the austenitic grain boundary is a favourable place for cracks to initiate and propagate. The mechanisms of voids nucleation, growth and coalescence are established, the cavities evolving under diffusion and creep deformations.
Having identified the damage mechanisms occurring under continuous casting conditions, a numerical approach for the modelling of these phenomena at the grain scale is proposed. The mesoscopic model, which is implemented in the Lagrangian finite element code LAGAMINE developed at the University of Liège, is built on the basis of a 2D mesoscopic cell representative of the material. The finite element discretization comprises solid elements inside the grains and interface elements on the grains boundaries. An elastic-viscous-plastic law of Norton-Hoff type, which represents the thermo-mechanical behaviour of the material, is associated to the solid elements for the modelling of the grains; and a damage law accounting for cavitation and sliding is linked to the interface elements for the modelling of the damage growth at the grains boundaries. The transfer between the macroscopic and mesoscopic scales is realised by imposing the stress, strain and temperature fields, collected during the parent macroscopic simulation, as boundary conditions on the mesosopic cell.
Macroscopic experiments, analytical computations and finite element simulations, as well as literature review and microscopic analyses, are used to define the parameters of the material laws. The experimental results and the identification methodology leading to the definition of the set of parameters specific to the studied steel are described.
Finally, the influence of oscillation marks and process defects on cracks formation during the industrial process of continuous casting is analysed. The results are compared with in-situ observations and cracking risk indicators computed by the macroscopic model.
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FEM Study of Metal Sheets with a Texture based, Local Description of the Yield LocusDuchêne, Laurent 10 November 2003 (has links)
Résumé de louvrage
La thèse déposée par L. Duchêne comporte cinq chapitres dont une introduction et des conclusions et perspectives et totalise 183 pages. La bibliographie compte 94 références.
Louvrage a pour objet la modélisation du comportement mécanique des tôles métalliques (principalement des tôles dacier obtenues par laminage) lors des processus de mise à forme. Lanisotropie de la tôle découle de la mesure de la texture du matériau. Les processus de mise à forme étudiés sont principalement lemboutissage des tôles.
Le mémoire propose le développement de deux méthodes locales dinterpolation de la surface de plasticité. Ensuite, ces modèles sont implémentés dans le code éléments finis LAGAMINE, puis validés sur quelques exemples académiques et finalement des applications industrielles sont examinées.
Analyse du contenu
Le premier chapitre introduit le sujet, définit le cadre dans lequel lauteur situe sa démarche et présente les originalités du travail.
Le deuxième chapitre est consacré à la description du comportement microscopique des métaux et des méthodes de transition micro-macro. Le comportement dun monocristal ou plutôt le comportement dun cristal à lintérieur dun polycristal est examiné. Les modèles microscopiques de Taylor et de Bishop-Hill constituant une approche primal-dual pour ce problème sont décrits.
Le comportement macroscopique du polycristal est obtenu à partir du comportement microscopique via la transition micro-macro sur base de la texture du matériau. Cette texture est généralement caractérisée par son ODF (Orientation Distribution Function). Cependant, le modèle de transition micro-macro utilisé, basé sur les hypothèses de Taylor, nécessite une description de la texture par un ensemble dorientations cristallines représentatif de la texture du matériau. Différentes méthodes dextraction de lensemble de cristaux représentatif sont décrites. Le nombre de cristaux inclus dans lensemble représentatif est un paramètre important et est discuté.
Le comportement élastique et plastique du polycristal sont décrits. Outre le modèle de transition micro-macro basé sur les hypothèses de Taylor, dautres modèles plus récents et plus coûteux en temps de calcul sont décrits.
Le deuxième chapitre introduit également lécrouissage du polycristal.
Le troisième chapitre présente les étapes successives du développement de lapproche locale de la surface de plasticité. Etant donné que la surface de plasticité est définie dans lespace à 5 dimensions des contraintes déviatoriques, des notions de géométrie dans un espace à n dimensions sont présentées. Différentes propriétés des domaines dans lesquels la surface de plasticité est localement définie sont décrites ; ainsi que la méthode de construction des domaines et le lien entre domaines voisins.
Deux méthodes dinterpolation à partir de points calculés via le modèle de Taylor de la surface de plasticité à lintérieur des domaines ont été développées et sont présentées. La méthode de hyperplans définit localement la surface de plasticité au moyen dhyperplans (des plans dans lespace à 5 dimensions des contraintes déviatoriques). La méthode dinterpolation directe contraintes-déformations permet une représentation plus précise et plus continue entre domaines voisins de la surface de plasticité.
Etant donné son importance cruciale pour la convergence des simulations numériques utilisant la méthode des éléments finis, la normale à la surface de plasticité est soigneusement examinée pour les deux méthodes locales dinterpolation.
Certains problèmes particuliers rencontrés lors du développement et liés à lapproche locale de la surface de plasticité sont présentés pour les deux méthodes dinterpolation. Quelques points particuliers liés à limplémentation de ces méthodes dans le code éléments finis LAGAMINE sont décrits.
Le principal intérêt de lapproche locale de la surface de plasticité est son efficacité lors du calcul de lévolution de texture au cours des déformations plastiques. Un paragraphe est dès lors consacré aux détails de calcul des rotations des orientations cristallines et à limplémentation de lévolution de texture dans le code éléments finis.
Le chapitre 3 se termine par un paragraphe qui analyse la précision, la robustesse et le gain en temps de calcul (par rapport à lutilisation directe du modèle de Taylor) de lapproche locale de la surface de plasticité.
Le quatrième chapitre présente les validations de lapproche locale de la surface de plasticité. Trois validations académiques sont tout dabord effectuées : prédiction de lévolution de texture lors du laminage ; prédiction de leffet Swift en cours de torsion dun tube ou dun cylindre et comparaison du comportement en torsion et compression des métaux cubiques faces centrées et cubiques centrés isotropes.
La première validation complexe est lemboutissage de godets circulaires à fond plat. Les résultats des simulations (distribution des déformations plastiques, évolution de la force poinçon en fonction du temps, prédiction des oreilles demboutissage et prédiction de la texture finale) sont comparés aux valeurs expérimentales. La géométrie du processus demboutissage, la mesure des valeurs expérimentales et les paramètres numériques utilisés pour les simulations sont largement détaillés. Linfluence de certains paramètres numériques sur les résultats des simulations est de plus analysée.
Une seconde simulation demboutissage avec une autre géométrie et un matériau plus anisotrope est également étudiée. Les oreilles demboutissage sont particulièrement analysées ; le retour élastique dû à un retrait des outils est examiné.
Le mémoire se termine par un cinquième chapitre qui présente des perspectives et des conclusions permettant à lauteur de synthétiser les apports de sa thèse et dindiquer quelles directions de recherches lui paraissent devoir être explorées dans le futur.
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Contribution à l'analyse de la mobilité: Développement d'un modèle intégré de données nécessaires à l'analyse de la mobilité urbaine: MIDAMDanoh, Charlemagne 11 June 2007 (has links)
Traiter les problèmes que pose la mobilité urbaine aujourdhui nécessite entre autres, lélaboration dune banque de données complète, capable de supporter les analyses qualitatives et quantitatives du système de transport et den évaluer lévolution en rapport aux éventuels changements de lensemble du système urbain. Les données relatives au domaine des transports sont indispensables à lalimentation des modèles de trafic, à lanalyse de la mobilité globale et aux suivis et à la gestion des conditions découlement du trafic au travers dun réseau de transport donné, dans le temps et dans lespace (Taylor M. et al, 1996; Bonnel P., 2004). Cependant, ces données sont très souvent collectées séparément selon les objectifs poursuivis par le planificateur. En effet, la planification urbaine ou la planification des transports en commun présente des objectifs différents de celle, par exemple, des trafics routiers et autoroutiers (Meyer M. et al, 2001). Ces planifications seffectuent généralement sans trop tenir compte des interactions qui sétablissent entre elles. Ainsi, fournir des solutions adéquates aux problèmes de mobilité urbaine, nécessite la prise en considération des aspects environnementaux et de lensemble des caractéristiques de lespace urbain : le système de transport et le système des localisations et des activités socio-économiques (Cancalon F. et al, 1991 ; Bonnel P., 2004). Les solutions ainsi générées doivent provenir dune approche intégrée de la planification des transports (Meyer M. et al, 2001). De plus, il a été pris en considération des éléments de modélisation de données (les GIS-T models) développés par (Dueker et al, 1997). Cest dans cette optique que cette recherche se propose dappréhender la question de la mobilité urbaine par une approche systémique de lespace urbain. Celui-ci sera caractérisé par lensemble des données qui le constitue afin de mettre en lumière les relations qui sous tendent la structure urbaine en question. Il sera ainsi développé un modèle intégré de données nécessaires à lanalyse de la mobilité urbaine : MIDAM. Ensuite, sur la base de MIDAM et de la synthèse de la littérature en matière de données « transports » et sur les logiciels de gestion de trafic, il a été possible de démontrer la faisabilité dun outil intégré « VISUTRANS » pour le suivi des politiques de transports ; la modélisation et les effets des transports urbains sur lenvironnement. Enfin, une méthodologie pratique quant à la manière dappréhender la mobilité urbaine est proposée avec pour cas dapplication la ville de Liège - Belgique.
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Etude de l'écoulement ruisselant dans les lits fixes par tomographie à rayons XToye, Dominique 17 January 1997 (has links)
Lobjet du présent travail est létude expérimentale et théorique de lhydrodynamique des écoulements dans des colonnes à garnissage et, plus particulièrement, lanalyse par tomographie à rayons X de la distribution spatiale des phases liquide et solide dans des lits fixes parcourus par un écoulement de liquide. La distribution des phases est observée à différents niveaux, depuis léchelle locale jusquà léchelle de la colonne dans son ensemble.
Lintroduction permet tout dabord de rappeler les principales applications industrielles des colonnes à garnissage, ainsi que les caractéristiques particulières associées à chacune dentre elles. Lhydrodynamique des écoulements dans ce type dappareils résulte de phénomènes extrêmement complexes, intervenant à une échelle très petite. Cet état de choses a poussé les chercheurs à développer des modèles de plus en plus détaillés, dont la validation requiert une connaissance de plus en plus fine de la répartition des phases au sein des lits fixes. Lobtention de mesures à une échelle très locale savère donc indispensable.
Après un bref rappel des différentes techniques de mesure plus ou moins locales qui ont été appliquées, dans le passé, à létude des écoulements dans des colonnes à garnissage, lensemble des techniques tomographiques, ainsi que leurs principaux champs dapplication sont présentés. Parmi ces applications, la tomographie à rayons X semble particulièrement bien adaptée, car elle permet daccéder à une cartographie complète de la distribution spatiale des différentes phases présentes dans une colonne à garnissage de relativement grandes dimensions.
Le chapitre I présente en détail les bases de la technique expérimentale utilisée. La tomographie consiste à reconstruire limage dune section droite dun objet à partir de données de transmission, obtenues en illuminant cet objet sous un grand nombre dangles différents. Lalgorithme permettant de reconstruire les images à partir des données de projection est lalgorithme de rétro-projection filtrée, adapté à la géométrie du dispositif de radiographie (faisceau plan angulaire et détecteurs colinéaires équidistants). Cet algorithme, qui est le plus utilisé en pratique, a dû être modifié pour tenir compte dimperfections géométriques existant au niveau du dispositif de mesure.
Le chapitre II décrit linstallation expérimentale, qui comprend le tomographe à rayons X, la colonne à garnissage et leurs éléments périphériques respectifs. Le tomographe consiste en un dispositif de radiographie (source de rayons X et détecteur linéaire) fixé sur un manipulateur. Le pilotage de linstallation, ainsi que lacquisition des données expérimentales sont réalisés grâce à un pupitre de commande et à un P.C. Le dispositif de tomographie permet de réaliser des images de sections droites dune colonne à garnissage, irriguée grâce à un dispositif dalimentation et dévacuation des fluides.
Après une description relativement détaillée de tous ces éléments, le mode opératoire suivi pour la réalisation des différentes mesures expérimentales est présenté.
Dans les chapitres III à V sont regroupés les différents résultats expérimentaux, ainsi que les discussions et commentaires sy rapportant.
Le chapitre III présente les différents essais réalisés en vue de valider le dispositif de tomographie. Dans ce but, des objets de forme et de taille connues ont été radiographiés. La confrontation des images reconstruites et des objets originaux permet deffectuer cette validation, mais également dapprécier la résolution de la technique tomographique de mesure.
Le chapitre IV expose les résultats obtenus sur base des images de sections droites de la colonne sèche.
Dans un premier temps, les différentes opérations effectuées sur les images, après leur reconstruction, sont décrites. Ces opérations ont pour but de donner une signification physique réelle aux valeurs des pixels composant les images, mais également daméliorer la représentation graphique de ces dernières.
Une des premières grandeurs calculées sur les sections reconstruites est la fraction de vide de lempilage. Les valeurs de porosité ainsi calculées sont comparées à dautres valeurs obtenues expérimentalement, ainsi quaux valeurs annoncées par les fabricants dempilages.
Une dimension caractéristique, propre à chacun des types dempilage, est ensuite calculée grâce à lapplication de différentes méthodes comme lanalyse de lentropie de configuration, lanalyse de la distribution de la fraction de solide ou encore lanalyse de la fonction dautocorrélation. La dimension caractéristique ainsi déterminée permet daccéder à la taille des cellules élémentaires susceptibles de représenter la morphologie de la phase solide dans le cadre dune modélisation des phénomènes hydrodynamiques intervenant au sein du lit fixe.
Après une brève conclusion récapitulative, la dernière partie du chapitre IV est consacrée à la visualisation des différentes échelles caractéristiques présentes dans les images analysées.
Le chapitre V décrit les résultats obtenus sur base des images de sections droites de la colonne irriguée.
Dans un premier temps, les images obtenues sur des sections irriguées font lobjet dune analyse purement qualitative. Cette analyse permet dobserver linfluence exercée par le distributeur de liquide sur la distribution du liquide au sein de sections droites situées à différentes hauteurs au sein de la colonne, pour différentes valeurs du débit de liquide. Elle permet également dobserver la corrélation existant entre les distributions des phases liquide et solide au sein de la colonne.
Ensuite, les valeurs globales de la rétention de liquide calculées sur base des valeurs des pixels composant les images reconstruites sont confrontées à des valeurs de rétention obtenues par dautres méthodes, expérimentales ou théoriques, afin de valider les résultats obtenus par tomographie. Dans ce but, des comparaisons sont effectuées avec des résultats expérimentaux présentés dans la littérature, avec des valeurs de rétentions mesurées par essais de traceur, ainsi quavec des valeurs calculées grâce à des corrélations proposées dans la littérature et plus particulièrement grâce à la corrélation issue dun modèle découlement en canaux.
Un modèle hydrodynamique basé sur une approche probabiliste est ensuite utilisé pour modéliser lhydrodynamique au sein de la colonne à garnissage. Cette approche permet non seulement de rendre compte de lévolution des valeurs globales de la rétention de liquide, mais également de modéliser la distribution des valeurs locales de la vitesse du liquide dans les différentes sections de la colonne à garnissage.
Pour terminer, la conclusion résume lensemble des résultats issus de la présente étude, avant de lancer quelques pistes pour des travaux de recherche à venir.
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Hydrogeological data modelling in groundwater studiesWojda, Piotr 19 January 2009 (has links)
Managing, handling, exchanging and accessing hydrogeological information depend mainly on the applied hydrogeological data models, which differ between institutions and across
countries. Growing interest in hydrogeological information diffusion, combined with a need for information availability, require the convergence of hydrogeological data models. Model
convergence makes hydrogeological information accessible to multiple institutions, universities, administration, water suppliers, and research organisations, at different levels: from the local level (on-site measurement teams), to national and international institutions dealing with water resources management. Furthermore, because hydrogeological studies are complex, they require a large variety of high-quality hydrogeological data with appropriate
metadata in clearly designed and coherent structures.
To respond to the requirement of model convergence, easy information exchange and hydrogeological completeness, new data models have been developed, using two different methodologies. At local-regional level, the HydroCube model has been developed for the Walloon Region in Belgium. This logical data model uses entity-relationship diagrams and it
has been implemented in the MS Access environment, further enriched with a fully functional user-interface. The HydroCube model presents an innovative holistic project-based approach, which covers a full set of hydrogeological concepts and features, allowing for effective hydrogeological project management. This approach enables to store data about the
project localisation, hydrogeological equipment, related observations and measurements. Furthermore, topological relationships facilitate management of spatially associated data. Finally, the model focuses on specialized hydrogeological field experiments, such as pumping tests and tracer tests.
At the international level, a new hydrogeological data model has been developed which guarantees hydrogeological information availability in one standard format in the scope of the FP6 project GABARDINE (Groundwater Artificial recharge Based on Alternative sources of wateR: aDvanced Integrated technologies and management). The model has been
implemented in the ArcGIS environment, as a Geospatial Database for a decision support system. The GABARDINE Geospatial Database uses advantages of object-oriented modelling (UML), it follows standards for geoscientific information exchange (ISO/TC211 and OGC), and it is compliant with the recommendations from the European Geospatial Information Working Group.
Finally, these two developed models have been tested with hydrogeological field data on different informatics platforms: from MS Access, through a proprietary ArcGIS environment, to the open source, free Web2GIS on-line application. They have also contributed to the development of the GroundWater Markup Language (GWML) Canadian exchange standard, compliant with Geographic Markup Language (GML). GWML has the potential of becoming an international HydroGeology Markup Language (HgML) standard with a strong and continuous support from the hydrogeological community.
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Contribution to the study of the mechanical properties of brain tissue: fractional calculus-based model and experimental characterizationLibertiaux, Vincent 25 June 2010 (has links)
For years, the modelling of the brain tissue has been widely investigated. Indeed, a biomechanical model of the brain would find applications in fields like image-guided neurosurgery or safety system design (helmets, car manufacturing, security fences design,...).
In the present thesis, we propose an original, fractional calculus-based, constitutive equation of the brain tissue.
Different types of experiments (unconfined compression, relaxation and cyclic tests) were carried out in order to characterize the mechanical behaviour of the brain tissue. The use of the digital image correlation enabled us, for the first time to our best knowledge, to prove the incompressibility of the brain tissue, a widespread assumption.
The constitutive model was calibrated and validated using these experiments. The agreement between the model and the experimental results is very satisfactory. The model reproduces with only a few percent error the stress-strain curves for the compression tests at three different loading rates covering two orders of magnitude as well as the behaviour in the relaxation and cyclic tests.
La modélisation du tissu cérébral fait l'objet de nombreuses recherches depuis quelques années. En effet, un modèle biomécanique du cerveau trouverait des applications dans le domaine de la neurochirurgie guidée par l'image et chez les fabricants de système de sécurité (casques, automobiles, barrières de sécurité,...).
Dans cette thèse, nous proposons un modèle d'équation constitutive original pour le tissu cérébral basé sur l'utilisation des dérivées d'ordre réel arbitraire (aussi connues sous le terme de dérivées fractionnaires).
Divers types d'essais (compression, relaxation et essais cycliques) ont également été réalisés afin de caractériser le comportement mécanique du tissu cérébral. L'utilisation de la corrélation d'images numériques a permis, pour la première fois à notre connaissance, de démontrer expérimentalement son incompressibilité, justifiant ainsi une hypothèse couramment rencontrée.
La loi constitutive développée a été calibrée et validée à partir de ces essais. L'accord entre le modèle et les résultats expérimentaux est très satisfaisant en ce qui concerne le comportement en compression à trois vitesse de déformation différentes s'étalant sur deux ordres de grandeur. Il en va de même pour les comportements en relaxation et lors des essais cycliques.
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Impact des transferts de gaz sur le comportement poro-mécanique des matériaux argileux/Impact of gas transfers on the poro-mechanical behaviour of argillaceous materialsGerard, Pierre 02 May 2011 (has links)
La question de limpact des transferts de gaz sur le comportement poro-mécanique des matériaux argileux se révèle être un axe de recherches essentiel pour sassurer de la faisabilité des solutions denfouissements de déchets radioactifs dans des couches géologiques profondes. En effet, que ce soit la ventilation permanente des galeries ou la migration du gaz produit par corrosion des composants métalliques, les écoulements de gaz influencent la distribution des pressions de pores dans le massif. Les importants couplages hydro-mécaniques affectent dès lors la roche hôte argileuses, que ce soit par une modification de létendue et des caractéristiques de la zone endommagée à proximité de la paroi suite à une désaturation accentuée par la ventilation ou par le développement dans le massif de chemins préférentiels découlement suite à une rapide et forte montée en pression de gaz. Ces sollicitations peuvent induire des changements importants dans les caractéristiques de la barrière de confinement et compromettre lisolation des matières radioactives. Face au besoin de comprendre et de quantifier ces phénomènes, notre travail se propose dapporter des éléments de réponses dans les domaines de lexpérimental, du développement de modèles constitutifs mais surtout dans la modélisation hydro-mécanique des problèmes de transferts de gaz dans les roches argileuses dans un code aux éléments finis.
Linteraction entre un matériau poreux et latmosphère qui lentoure a été étudiée tout dabord dun point de vue expérimental, en développant des essais des essais de séchage convectif. Ces essais ont été analysés sur base dune approche novatrice en géomécanique, basée sur lexistence dune couche limite en surface contrôlant les échanges de vapeur deau et de chaleur avec lextérieur. Une condition limite thermo-hydraulique non conventionnelle a ensuite été développée et introduite dans un code aux éléments finis et permet de reproduire les échanges observés en surface. Des modélisations de validation de la condition limite et dapplication dans un problème proche de celui rencontré dans le contexte du stockage de déchets radioactifs permettent enfin de mettre clairement en évidence linfluence des coefficients de transfert de la couche limite sur le comportement mécanique du massif rocheux.
Les essais d'injection de gaz sur le long terme dans les matériaux argileux indiquent des instabilités dans les écoulements qui sont certainement associées à des ouvertures et des fermetures de chemins localisés à travers l'échantillon. Ces ouvertures/fermetures pourraient résulter d'une combinaison de plusieurs processus : outre les effets capillaires, il semble nécessaire de prendre en compte un fort couplage avec la mécanique. Les modèles classiques qui reposent sur une approche biphasique continue des écoulements ne permettent en effet pas la reproduction de tels comportements. Un couplage hydro-mécanique supplémentaire est proposé en considérant une évolution de la perméabilité et de la courbe de rétention avec les déformations. La simulation de deux essais en laboratoire montre quun tel modèle semble être une piste intéressante pour reproduire des chemins localisés et plus conducteurs observés expérimentalement, mais cela nécessite d'avoir une description complémentaire sur l'origine de la localisation de la migration du gaz dans les matériaux argileux. Plusieurs exemples mettent également en évidence limportance dune détermination expérimentale précise de la courbe de rétention et de la perméabilité au gaz dans la zone quasi saturée, ce qui est actuellement rendu délicat et complexe par les méthodes expérimentales à notre disposition.
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