Modélisation avancée et durabilité des structures (IEN / ME) - 5EUS5MAD

Objectif(s)

La plupart des systèmes hydrauliques, thermiques et énergétiques (turbine, pompe, turbo-réacteur, ...) utilisés dans de nombreux secteurs (transport, énergie, ...) sont composés de sous-ensembles mécaniques dont certains sont particulièrement sollicités. Ces systèmes vont connaître lors de la durée de leurs services des recours à la maintenance ou subir des avaries. Les objectifs de ce module sont ainsi centrés sur l'analyse des phénomènes limitatifs de la durée de vie (amorçage et propagation de fissure par exemple) de ces systèmes pour lesquels il s'agit de pouvoir anticiper des interventions concernant les pièces critiques. Ces objectifs trouvent également de nombreuses applications lors des étapes de dimensionnement des systèmes et équipements en relation avec leurs spécifications techniques dès lors que ces phénomènes sont intégrés aux études amont.

Contenu(s)

Une première partie de ce cours s’intéresse au cas de structures mécaniques chargées au-delà de la limite élastique mais en deçà du seuil de rupture. On traite des déformations irréversibles contenues qui peuvent être traduites par l’élastoplasticité instantanée. Ce cours est ancré sur la description du comportement macroscopique tandis que les mécanismes de déformation sont juste évoqués. Les lois de comportement associées étant non linéaires le recours au calcul numérique est très vite indispensable. Les étudiants ayant suivi ce cours sont préparés à mener des calculs élastoplastiques sur des structures par la méthode des éléments finis (comme proposé par « Mise en œuvre logiciel éléments finis BE »). La deuxième partie du cours se consacre aux structures mécaniques soumises à des contraintes ultimes provoquant la fissuration puis la rupture. Bien souvent, ces structures se rencontrent dans le domaine des hautes pressions, de fortes températures, ou bien lorsque la fatigue est présente. Comprendre les mécanismes qui induisent la ruine d’un système mécanique va permettre de prédire les valeurs limitant les paramètres de fonctionnement, d’estimer la durée de vie, de choisir le bon matériau pour une application donnée.

Les notions et concepts abordés en cours vont être mis en œuvre par des activités d’études de cas et de modélisation par la méthode des éléments finis (logiciels ANSYS et ABAQUS).

1A S1 : Mécanique des solides déformables
2A S3 : Modélisation en mécanique
2A S4 : Structures et Matériaux