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Impacts et chocs sur les structures

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Méthodes expérimentales et de calcul pour la dynamique rapide.
Les études des scénarii accidentels impliquant des structures subissant des impacts, des chocs sont courantes dans de nombreuses branches industrielles. La modélisation numérique y joue un rôle important.

  • Dates :4, 5 et 6 avril 2018
  • Durée :3 jours
  • Lieu :Ecole polytechnique
  • Tarif :2 190 € euros HT
  • Langue :Français
  • Code : CHOC

Objectifs

  1. Faire le point sur les méthodes de calculs spécifiques liés aux chocs et impacts sur différents types de structures
  2. Faire le point sur les méthodes de calcul et les techniques expérimentales de validation
  3. Appréhender les spécificités des impacts en présence de fluide
  4. Application aux impacts sur des structures métalliques souples
  5. Application aux chocs et impacts sur des structures de génie civil

Programme

Rappels de dynamique des structures

  • Phénomènes physiques présents durant un impact, un choc : contact, ondes, comportement des matériaux
  • Exemples simples montrant la différence entre les deux cas extrêmes des impacts destructeurs et des petits chocs vibratoires.

Techniques numériques en dynamique des structures – traitement particulier des impacts

  • Impacts de solides rigides puis de solides déformables.
  • Traitement numérique par pénalisation et par dualisation.
  • Combinaison du traitement numérique des impacts et de la méthode de résolution du problème dynamique de la structure (en explicite et implicite).

Stratégie numérique en dynamique explicite

  • Domaine d’application, algorithmes temporels et stabilité.
  • Discrétisation spatiale (FEM, meshless, …).
  • Traitement des impacts, liaisons.

Interactions fluide structure (IFS) – jusqu’à la rupture et la fragmentation

  • Classification des algorithmes d’IFS.
  • Méthodes avec maillages connectés entre fluide et structure : méthodes pour les éléments finis et pour les volumes finis
  • Extension aux maillages F – S non-conformes.
  • Défauts de ces méthodes en cas de grands déplacements et déformations ainsi qu’en cas de rupture.
  • Méthode générale pour l’IFS avec rupture et fragmentation (de type «frontières immergées»)
  • Exemples simples
  • Applications industrielles (nucléaire, énergie, autres industries, marine/offshore, transports, attaques terroriste et vulnérabilité des bâtiments).

Méthodes expérimentales

  • Introduction à la caractérisation du comportement à la rupture : problématique de l'impact et crash de structure, compréhension du comportement de différents matériaux, exemples de lois de comportement
  • Moyens d'essai et mesures des propriétés mécaniques : description des différents moyens d'essai pour la caractérisation dynamique : avantages, inconvénients et limites, choix des équipements de mesure/matériau : essais à haute vitesse de déformation/essais à basses et hautes températures
  • Identification de modèles de comportement et de rupture : exploitation des essais : méthodes classiques d'analyse du comportement (jauges...) développement de nouvelles méthodes (mesure de champs, réduction du nombre d'essais), équivalence temps/température : essais à basse température/haute vitesse de déformation, application sur le comportement (MCV : méthode des champs virtuels), application sur les critères de rupture (variation du taux de triaxialité, corrélation d'image, méthode E.F)
  • Essais de validation à l'échelle de la structure sous sollicitations dynamiques : essais de crash sur des éléments structuraux (tour de crash), essais d'impact (débris/glace) sur des éléments structuraux (lanceurs),  comparaison calcul/essai

Modélisation du béton sous choc

  • Présentation des quelques modèles bétons les plus utilisés pour le traitement des chocs (principalement pour les éléments finis mais également pour les éléments discrets)
  • Discussion des problèmes spécifiques au béton armé : traitement de la localisation, liaison acier-béton et aux chargements violents : effet de la vitesse de déformation

Méthodes simplifiées pour vérifier la tenue sous impact d’éléments structuraux en béton armé

  • Intérêts de méthodes simplifiées et rapides de pré-dimensionnement et de vérification.
  • Lien avec les approches numériques et expérimentales, et l’analyse réglementaire.
  • Techniques de caractérisation d’oscillateurs non linéaires en distinguant les cas de chocs durs et mous, avec déformation importante ou non de l’impacteur.

Traitement des impacts dans les différents secteurs de l’industrie nucléaire

  • Secteurs des réacteurs, du combustible, du transport et des activités « marine »
  • Différents types de situations : Incident de manutention (chute de charge), agression externe (chute d’avion, séisme), incident d’origine interne (rupture de tuyauterie),  Qualification d’emballage

 
Méthode pédagogique :
Rappel des bases théoriques.
Apports de méthodes et d'outils opérationnel

Intervenants

  1. Responsable scientifique
    René-Jean
    Conseiller scientifique au CEA - Saclay, Ingénieur conseil
  1. Intervenant(s)
    Amor
    Ingénieur, AREVA
  2. Intervenant(s)
    Harridh
    Ingénieur Chercheur au CEA Saclay
  3. Intervenant(s)
    Vincent
    Ingénieur Chercheur, CEA Saclay
  4. Intervenant(s)
    Daniel
    Ingénieur Chercheur, CEA Saclay
  5. Intervenant(s)
    Alain
    Expert senior au CEA, Maître de conférences à l’Ecole Polytechnique
  6. Intervenant(s)
    Roland
    Ingénieur Chercheur, ONERA
  7. Intervenant(s)
    Gérald
    Ingénieur Chercheur, ONERA

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