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Comportement des matériaux : étude micro-macro du frottement et de la dilatance

/ Khati Salah / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1996
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LE TRAVAIL EFFECTUE CONSTITUE UNE CONTRIBUTION EXPERIMENTALE A LA CARACTERISATION DU COMPORTEMENT DES MATERIAUX FORMES DE GRAINS. LORS DE L'ECOULEMENT, LE MILIEU SE DEFORME SUIVANT DES LIGNES DE GLISSEMENTS. LEUR NAISSANCE EST ALEATOIRE ET FAVORISEE PAR LA PRESENCE DE DEFAUTS DE STRUCTURES. NOTRE OBJECTIF EST D'ANALYSER CE PHENOMENE DE LOCALISATION DES DEFORMATIONS A L'ECHELLE DU GRAIN PUIS A L'ECHELLE DU MILIEU CONTINU POUR RENDRE COMPTE DU PROCESSUS D'ECOULEMENT. L'APPROCHE ADOPTEE REPOSE SUR LA DEFINITION, A LA BASE, DU FROTTEMENT INTERGRANULAIRE COMME PARAMETRE INTRINSEQUE. ON ABORDE, DANS UN PREMIER TEMPS, LE PROCESSUS DE MOBILISATION DU FROTTEMENT SOUS CISAILLEMENT DIRECT ET L'INFLUENCE DE LA VARIATION DU DEGRE DE LIBERTE DES GRAINS ET DES CONDITIONS DE CHARGE. L'UTILISATION D'UN MATERIAU ANALOGIQUE DE SCHNEEBELI ET L'ADAPATATION D'UNE METHODE BASEE SUR LE TRAITEMENT D'IMAGES PERMETTENT D'ACCEDER A L'ETUDE DU COMPORTEMENT A L'ECHELLE DU GRAIN. DANS UN SECOND TEMPS, ON ABORDE LE CAS DES MATERIAUX EN ECOULEMENT GRAVITAIRE. CE PROCESSUS EST CONSIDERE COMME UNE SUITE DE DEFORMATIONS OU L'ON OBSERVE SIMULTANEMENT FROTTEMENT ET LOCALISATION. ON MONTRE LE CARACTERE CRITIQUE DE LA DENSITE DU MATERIAU A L'ECOULEMENT ETABLI, SOUS CONTROLE DES DONNEES MORPHOMETRIQUES DES PARTICULES ET DU FROTTEMENT DES PAROIS
Mot(s) clés libre(s) : Fluides, Dynamique des, Milieux granulaires, 620.1

Rhéologie des lits de catalyseurs : application aux lits mobiles

/ Lanaud Christophe / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1996
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Le procede regeneratif de reformage catalytique des essences permet d'augmenter le pourcentage et la qualite d'octane dans les essences. Il consiste a injecter une charge gazeuse a travers un lit de catalyseur en mouvement gravitaire lent dans une enceint torique. Le fonctionnement du procede peut etre fortement perturbe par le blocage du lit de catalyseur dans l'enceinte torique quand on augmente le debit de gaz. L'etude consiste a modeliser numeriquement ce phenomene, appele pinning effect, qui impose l'arret du procede. En choisissant une approche basee sur la mecanique des milieux continus, nous avons developpe une methodologie pour la resolution de ce probleme en trois phases : la phase de remplissage fournit l'etat initial du catalyseur la phase de detassement a pour but d'evaluer l'etat de contrainte correspondant a l'ecoulement gravitaire lent du catalyseur. la phase d'injection sert a quantifier le blocage du lit de catalyseur. Pour traiter ces trois etapes de calcul, nous avons etudie la rheologie de chaque constituant : comportement du catalyseur dans la masse, interaction du catalyseur avec la structure et enfin l'interaction du catalyseur avec le gaz. Les modeles ont ete developpes et integres dans un programme d'elements finis. Des etudes de sensibilite ont montre que le critere adopte est fiable. Ce travail a permis de mettre en evidence les parametres mecaniques et geometriques qui influencent la valeur de la perte de charge de blocage.
Mot(s) clés libre(s) : Milieux granulaires, Réacteurs chimiques, Élasticité, Reformage catalytique, 531.113 4

Couplage hydromécanique pour des lois de comportement non linéaires : application à des problèmes pétroliers, Hydromechanical coupling for non-linear constitutives laws

/ Longuemare Pascal / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1996
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L'ETUDE PRESENTEE DANS CE TRAVAIL A POUR OBJECTIF D'APPORTER DES ELEMENTS PERMETTANT D'AMELIORER LA DESCRIPTION DE LA CONTRIBUTION DE LA ROCHE AUX ECOULEMENTS DE FLUIDE DANS LES MODELISATIONS DES BASSINS SEDIMENTAIRES ET DES RESERVOIRS PETROLIERS. APRES UNE ETUDE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES CRAIES TRES POREUSES ET DES ARGILES FORTEMENT COMPACTEES, NOUS ELABORONS UN MODELE DE COMPORTEMENT PERMETTANT DE REPRODUIRE LA REPONSE MECANIQUE DE CES MATERIAUX SELON LES SOLLICITATIONS MECANIQUES RENCONTREES LORS DE L'ETUDE DES RESERVOIRS PETROLIERS ET DES BASSINS SEDIMENTAIRES. CE MODELE DE COMPORTEMENT EST ENSUITE INTEGRE DANS UNE APPROCHE POROMECANIQUE COUPLEE. CETTE APPROCHE COUPLEE VISE A MONTRER L'APPORT D'UNE DESCRIPTION RIGOUREUSE DES DEFORMATIONS DE LA ROCHE DANS LES ETUDES DE RESERVOIRS ET DE BASSINS ET A DETERMINER LE DOMAINE DE VALIDITE DES HYPOTHESES MECANIQUES REALISEES DANS LES METHODES ACTUELLES. LA MODELISATION HYDROMECANIQUE COUPLEE DU COMPORTEMENT DES RESERVOIRS PETROLIERS PERMET DE REPRESENTER L'INFLUENCE DES CONDITIONS AUX LIMITES SUR LES CHEMINS DE CONTRAINTE DANS LE MILIEU DE PRODUCTION ET SUR LES TAUX DE RECUPERATION DE FLUIDE. L'ETUDE DES BASSINS SEDIMENTAIRES MET EN EVIDENCE L'IMPORTANCE D'UNE PRISE EN COMPTE DES DEFORMATIONS DIFFEREES DANS LES MODELISATIONS DE BASSINS DUES A UNE DIFFERENCE D'ECHELLE DE TEMPS ENTRE LES MESURES DE TERRAIN ET DE LABORATOIRE
Mot(s) clés libre(s) : Fluides, Mécanique des, Roches, Mécanique des, Craie, Gisements pétrolifères, Étude des, Bassins sédimentaires, 620.106

Etude en laboratoire du comportement des sables sous faibles contraintes, Experimental study of the behaviour of sands at low stresses

/ Al Mahmoud Marwan / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1997
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Le présent travail porte sur l'étude du comportement des matériaux granulaires sous faibles contraintes. Il comprend quatre chapitres : le premier chapitre est consacré à la présentation d'un appareillage triaxial qui a été mis au point pour l'étude du comportement des matériaux granulaires sous faibles contraintes. Cet appareillage permet d'effectuer des essais triaxiaux suivant des chemins de sollicitations varies (isotrope, drainé et non drainé, à déformations proportionnelles, etc.). Après une présentation du mode opératoire suivi pour la réalisation des essais, on étudie les différentes sources d'incertitudes pouvant influencer les résultats expérimentaux. Dans le second chapitre, on présente les résultats des essais triaxiaux draines effectues sur le sable d'Hostun (rf) sous de faibles confinements. On présente, tout d'abord, des essais isotropes pour la détermination de la compressibilité et de la contrainte de préconsolidation du sable étudie. Puis, on présente les essais triaxiaux de compression drainée réalises sur des échantillons dense et lâche sous des pressions de confinement comprises entre 20 et 100 kpa. Le chapitre s'achève par une détermination, a partir des essais effectues, des caractéristiques du sable dans le domaine des faibles contraintes (module de déformation, angle de frottement interne, dilatance et plasticité parfaite). Ces résultats seront compares a ceux obtenus sur d'autres sables et a ceux obtenus sur le sable d'Hostun sous des confinements plus élevés. Le troisième chapitre comporte une présentation des essais triaxiaux effectues suivant des chemins particuliers. Ces essais apportent des informations complémentaires sur la rhéologie du matériau et servent comme base de validation et de développement des modèles rhéologiques. On présente, tout d'abord, les résultats des essais triaxiaux de compression non drainée, puis les résultats des essais triaxiaux a déformations proportionnelles pour deux confinements (20 et 50 kpa). En fin de chapitre, on présente les résultats des essais particuliers permettant la détermination de la surface de rupture en un seul essai. Le dernier chapitre est consacre a l'étude en laboratoire du phénomène d'instabilité des sables sous faibles confinements. Apres une synthèse des travaux réalisés sur ce phénomène sous des confinements usuels, on décrit le dispositif expérimental utilise pour la réalisation des essais d'instabilité. En utilisant les résultats des essais d'instabilité et des essais en déformations proportionnelles du troisième chapitre, on étudie le domaine d'instabilité du sable d'Hostun dans le domaine des faibles contraintes.
Mot(s) clés libre(s) : Sols, Contraintes (mécanique), Milieux granulaires, Dilatation (thermodynamique), Liquéfaction, 624.151

Etude du comportement des micropieux sous chargement latéral : construction numérique des courbes (p-y) et couplage fluide-squelette, Sudy of the behaviour of laterally loaded micropiles

/ Ata Nasser / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1998
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Le present travail porte sur l'etude du comportement des micropieux sous chargement lateral utilises comme elements de renforcement dans des sols secs ou satures. Il se decompose en trois parties : la premiere partie est consacree a l'etude du comportement des micropieux isoles sous chargement lateral. Dans un premier temps, nous presentons une synthese des travaux realises dans ce domaine, par la suite, on presente une methode de calcul des micropieux sous chargement lateral basee sur la construction numerique des courbes de reaction a partir d'une modelisation plane. Apres une description de cette methode, on presente sa validation en comparant les resultats de la methode proposee a ceux obtenus par des calculs tridimensionnels. Les tests de validation portent sur un micropieu dans deux types de sols a savoir : le sable et l'argile. La deuxieme partie comporte une etude du calcul des groupes des micropieux. Nous presentons tout d'abord une synthese des travaux realises sur le calcul des groupes de pieux charges lateralement, ensuite on presente des tests de la methode proposee dans la premiere partie sur deux groupes de micropieux composes respectivement de deux et trois elements dans des sols sableux et argileux. L'influence du couplage fluide-squelette sur le comportement des micropieux isoles et en groupes sous chargement lateral est analysee dans la troisieme partie a l'aide d'une modelisation tridimensionnelle par elements finis avec une loi elastoplastique non associee pour les sols. Dans un premier temps, on analyse le comportement d'un micropieu isole et l'effet de la permeabilite du sol sur ce comportement. Ensuite, on etudie l'influence du couplage fluide-squelette sur les groupes de micropieux. Apres l'etude d'un cas de reference, on etudie l'influence de la consolidation sur l'effet de groupe en faisant varier la distance entre micropieux et leur nombre.
Mot(s) clés libre(s) : Fondations (construction), Élastoplasticité, Contraintes (mécanique), Interaction fluide-structure, 624.154

Détermination de la perméabilité des sols in situ : étude expérimentale et numérique du facteur de forme, The determination of the soil permeability from field tests

/ Lafhaj Zoubeir / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1998
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Ce travail porte sur la determination de la permeabilite des sols in situ a l'aide de l'essai lefranc. Il comporte une etude experimentale et numerique du facteur de forme qui intervient dans l'interpretation de cet essai. Le travail est presente en quatre chapitres : le premier constitue une etude bibliographique ou l'on presente une synthese des travaux realises sur la mesure de la permeabilite des sols a l'aide de l'essai lefranc. Apres une description de cet essai et de ses sources d'erreurs, on presente les differentes methodes de determination du facteur de forme. Ensuite, en se basant sur un essai in situ, on montre les difficultes de l'interpretation theorique de cet essai. Dans le deuxieme chapitre, on presente une etude du facteur de forme a l'aide d'un dispositif fonde sur l'analogie electrique. Apres une description de ce dispositif et du mode operatoire, on etudie l'influence sur le facteur de forme de certains parametres tels que la position de la cavite par rapport a la nappe et au substratum, et la presence d'un ecran impermeable ou d'une heterogeneite. Le troisieme chapitre est relatif a l'etude du facteur de forme a l'aide de la methode des frontieres. Apres une discussion sur l'interet de cette methode, on decrit la methodologie suivie pour le calcul numerique du facteur de forme. Ensuite, on etudie l'influence sur le facteur de forme de l'elancement de la cavite et de l'extension du massif de sol. La derniere partie de ce chapitre est consacree a l'etude du facteur de forme dans des sols anisotropes et stratifies. Le dernier chapitre comporte une etude du facteur de forme lorsque la cavite d'infiltration est placee au voisinage d'une couche de sol partiellement sature. Apres une description du modele numerique choisi et de son integration dans un programme de calcul par elements finis, on etudie l'influence sur le facteur de forme de l'epaisseur de la couche de sol partiellement sature et de sa position par rapport a la cavite.
Mot(s) clés libre(s) : Mesures hydrauliques, Sols, Éléments-frontières, Méthode des, 624.151 3

Tunnels en site urbain : modélisation numérique et intéraction creusement - ouvrages existants, Tunnels in urban areas

/ Mroueh Hussein / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1998
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Le deuxieme chapitre decrit la methodologie de calcul tridimensionnel adoptee pour simuler le phasage des travaux au bouclier pressurise. Le modele developpe comporte deux parametres de creusement pour prendre en compte le phasage des travaux. Cette methodologie est ensuite appliquee a l'analyse du comportement tridimensionnel et non lineaire d'un tunnel revetu de faible profondeur. Une etude de sensibilite est effectuee sur les parametres du creusement et sur les parametres mecaniques de terrains. Le troisieme chapitre est consacre a l'etude tridimensionnelle de l'interaction du creusement avec des ouvrages existants. On traitera en particulier de l'influence du creusement sur des fondations profondes, sur un tunnel existant et sur une structure en surface. Chaque probleme fera l'objet d'une analyse des mouvements de sols induits par le creusement et des sollicitations transmises a la structure. Le présent travail porte sur l'analyse de l'interaction du creusement de tunnels avec des ouvrages existants, probleme majeur lorsqu'on se situe en site urbain. L'etude est realisee par une modelisation tridimensionnelle et non lineaire par elements finis. Elle a necessite le developpement d'outils specifiques pour la resolution des systemes numeriques et la mise au point d'une methodologie pour la modelisation du phasage des travaux de creusement. Le memoire comporte trois chapitres. Dans le premier, on presente les travaux realises pour le developpement d'outils de resolution des grands systemes lineaires emanant de la discretisation par elements finis des problemes tridimensionnels et non lineaires en geomecanique. Une synthese des methodes iteratives recemment developpees est presentee suivie d'une description de l'implantation de ces methodes dans le code de calcul pecplas 3d. On presente ensuite des tests de performances de ces methodes sur des problemes classiques de geomecanique. Ces tests ont permis le choix d'une methode pour l'analyse des problemes d'interaction.
Mot(s) clés libre(s) : Éléments finis, Méthode des, Itération (mathématiques), Tunnels, Modélisation tridimensionnelle, 622.26

Homogénéisation des matériaux multicouches : prise en compte de la plasticité et des conditions d'interface, Homogenization of elastoplastic multi-layered media

/ Nejad Ensan Manouchehr / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1998
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Dans la premiere, on presente le modele macroscopique developpe pour ces materiaux en supposant que la matrice et l'inclusion sont dotes d'un comportement elastoplastique. Dans la seconde partie, on presente l'integration numerique de ce modele. La troisieme partie comporte une etude comparative, sur quelques exemples, entre le modele propose et celui presente dans le chapitre precedent pour les multicouches. Dans la derniere partie, on presente une application du modele a la determination de la hauteur critique d'un mur en terre armee. - le troisieme chapitre est consacre a l'etude du comportement macroscopique pour les materiaux multicouches ayant un comportement elastoplastique avec prise en compte d'une possibilite de glissement a l'interface. Apres une presentation de la formulation de ce modele, on decrit son integration numerique et ensuite on donne son application a l'etude de differents exemples. Le présent travail porte sur l'homogeneisation des materiaux multicouches ayant un comportement elastoplastique. Il comprend trois chapitres : - le premier chapitre est compose de deux parties. Dans la premiere, on presente l'application de la technique d'homogeneisation aux milieux a structures periodiques ayant un comportement elastoplastique. La seconde partie est consacree a l'etude d'un modele macroscopique elastoplastique qui a ete developpe pour les materiaux multicouches. Dans un premier temps, on decrit la formulation de ce modele et son integration dans un code de calcul par elements finis. Ce code est ensuite utilise pour etudier le domaine de validite du modele macroscopique en comparant, sur diverses structures, les resultats obtenus avec ce modele a ceux obtenus en faisant une discretisation de ces structures a l'echelle microscopique. - dans le deuxieme chapitre, on propose d'etudier un cas limite des materiaux multicouches. Il s'agit des materiaux renforces par des inclusions flexibles travaillant en traction-compression. Le chapitre est compose de quatre parties.
Mot(s) clés libre(s) : Composites, Élastoplasticité, 620.112

Reconnaissance des sols à l'avancement lors d'excavation par tunnelier : utilisation d'une méthode fondée sur les résistivités électriques

/ Bebot-Courtois Pascale / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1999
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L'objectif de ce travail est de concevoir, de mettre au point, et de tester un dispositif permettant de reconnaître les variations géologiques des terrains situés en avant de la machine d'excavation, au fur et à mesure de sa progression. Dans la première partie, les différents types de tunneliers, leurs caractéristiques, leurs fonctions et leurs utilisations, sont présentés. Le rôle de la géologie dans les travaux souterrains est également expliqué par la citation des exemples d'accidents géologiques qui prouvent la nécessité d'une reconnaissance. On présente également les programmes actuels de reconnaissance pour la réalisation des tunnels, les différentes méthodes qui peuvent être destructives ou non destructives, les avantages et les inconvénients de chacune d'elles. Dans la seconde partie est développée la méthode géophysique retenue, celle des résistivités électriques. On présente les propriétés électriques des roches, les principes de la reconnaissance électrique par la connaissance des champs électrique et magnétique. Les différents dispositifs de mesure pouvant être utilisés, seront également décrit. Enfin nous aborderons brièvement les différentes possibilités de modélisation des mesures électriques. La troisième partie reprend la réalisation technique de l'instrumentation du tunnelier du chantier du métro de Rennes, par un dispositif de reconnaissance. On a recherché à évaluer expérimentalement l'influence du tunnelier sur les mesures de résistivité à l'aide d'une pièce métallique. Dans la quatrième partie, une étude paramétrique à l'aide du programme EL3DTUN, basé sur la méthode des moments, a permis de définir les intervalles dans lesquels chaque paramètre servant à définir la nature du terrain, a une influence sur le calcul de la résistivité. Cette étude servira à la l'élaboration d'une méthode d'interprétation par inversion des données. La comparaison des calculs pour deux positions différentes du tunnelier, donne une idée sur la possibilité de reconnaître une hétérogénéité de dimension équivalente au quart du diamètre du tunnelier utilisé.
Mot(s) clés libre(s) : Constructions souterraines, Sols, Mécanique des, Tunnels, Excavation, 624.19

Étude du comportement des tunnels sous chargement sismique, Behavior of tunnels under seismic loading

/ Khoshnoudian Faramarz / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1999
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Le présent travail comporte une étude du comportement sismique des tunnels à l'aide d'une modélisation par éléments finis. Le travail comporte trois parties : la première partie est consacrée à une analyse du comportement sismique des tunnels en utilisant une loi de comportement élastique linéaire avec amortissement matériel. Après une synthèse bibliographique, on décrit d'une manière détaillée le comportement sismique d'un tunnel de référence, ensuite on présente une étude de l'influence des principaux paramètres (fréquence de chargement, rigidité relative tunnel/sol, amortissement du sol, position du tunnel par rapport au substratum rigide et la forme du tunnel) sur la réponse sismique des tunnels. Cette partie s'achève par une étude du domaine de validité des modèles simplifiés (statiques équivalents) proposés pour le calcul sismique des tunnels et par la proposition d'une amélioration de ces modèles. Dans la deuxième partie, on présente une analyse du comportement des tunnels en prenant en compte le comportement non linéaire et irréversible du sol. Le comportement du sol est décrit par un modèle cyclique basé sur l'élastoplasticité (MODSOL). Une analyse bibliographique des travaux réalisés sur ce thème est d'abord présentée, puis une présentation d'un cas de référence suivie par l'influence de la plasticité sur la réponse d'un tunnel à un chargement sismique sont exposées. On étudie ensuite l'influence sur cette réponse des principaux paramètres, notamment la dilatance du sol, la fréquence et le niveau du chargement. La dernière partie comporte une étude de l'influence de la saturation du sol sur le comportement sismique des tunnels en utilisant un modèle dynamique couplé simplifié qui a été proposé par Zienkiewicz. Le comportement du sol est décrit par le modèle MODSOL. Après une synthèse des travaux réalisés sur ce thème et une analyse d'un cas de référence, on étudie l'influence des principaux paramètres sur le comportement sismique des tunnels construits dans des terrains satures (fréquence et niveau du chargement, angle caractéristique et perméabilité du sol).
Mot(s) clés libre(s) : Éléments finis, Méthode des, Élastoplasticité, Tunnels, Interaction sol-structure, Liquéfaction, 624.193

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