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Conductivité thermique apparente des milieux granulaires soumis à des contraintes mécaniques: modélisation et mesures
2006 •
mohamed filali
Résumé Dans un milieu granulaire, la répartition des contraintes mécaniques suit un réseau de forces hétérogènes incluant des effets de redistribution vers les parois. La mesure de cette distribution est difficile à réaliser en 3 dimensions. La conductivité thermique ...
Numerical and experimental study of the destabilization of a submerged granular bed by fluidization
2015 •
Jeff Ngoma
Ce travail de thèse a pour objet l’étude numérique et expérimentale de la déstabilisation de milieux granulaires immergés par fluidisation. Cette instabilité hydromécanique est un mécanisme précurseur de l’érosion régressive, processus de dégradation au coeur de la problématique de l’érosion interne des ouvrages hydrauliques en terre. La compréhension de ces mécanismes d’érosion nécessite une description rigoureuse du couplage et de l’interaction entre le fluide et les particules de sol. A cette fin, un modèle 2D a été utilisé en couplant deux méthodes particulaires, la méthode des éléments discrets (DEM) pour modéliser le comportement mécanique de la phase solide et la méthode Lattice Boltzmann (LBM) pour la phase fluide. Des expériences servant de validation à cette simulation numérique 2D ont également été réalisées en s’appuyant sur une technique de visualisation interne d’un empilement granulaire combinant l’ajustement d’indice de réfraction des deux phases et la fluorescence i...
Rheology of concentrated suspensions of recyclable energetic materials – Flow time model.
Jean-Philippe Guillemin
"In order to limit the handling of pyrotechnical products presenting a risk with respect to the mechanical and thermal shocks, new energetic formulations have emerged. Among these Extremely Insensitive Detonating Substances, the industrial partner Nexter Munitions implements a formulation labeled XF13333 which has the property of being recyclable. Before being in solid state, XF13333 explosives are in the form of suspensions whose solid volume fraction is about 55%. The flow ability of these pastes is governed by the rheology of concentrated suspensions. The method of preparation used by the industrial partner being the melt-cat process, the aim of the work presented in this manuscript is to propose a model that can predict the time required for an energetic concentrated suspension to flow by gravity from an agitated mixing reactor to an initially empty shell body. The study of the influence of the solid volume fraction on the rheological behaviour of model inert suspensions has been performed. Two grains sizes scales have been considered: micrometric and nanometric. Depending on the particles size, pastes adopt different rheological behaviours: the suspension containing micrometric particles adopts a Newtonian behaviour, while the suspension containing nanoscaled particles evolves from a Newtonian to a yield stress fluid (Bingham or Herschel-Bulkley) behaviour. Then, we investigated the influence of the state of organization of the solid phase, which can be described by the maximum volume fraction of solid. We have studied the influence of this parameter on the rheological behaviour of suspensions. Given the strong behavioural analogy between a paste of explosives and cement, we took benefit from researches conducted over past years in civil engineering. In particular, we used the De Larrard model to calculate the maximum volume fraction of solid from the size distribution of the grains of the mixture. To characterize the rheology of XF13333suspensions, the use of a Couette rheometer is not appropriate because the particle sedimentation and the destabilization of the emulsion – which constitutes the suspending fluid – make the suspension inhomogenous. To maintain its usage function (i.e. homogeneous), we developed an unconventional rheometer and applied the Couette analogy. It emerged from this experimental study that the suspensions are Ostwal fluids. The modelling of the flow time for XF13333 suspensions in industrial configuration is based on the Quemada viscosity relationship. The theoretical values have been compared with the experimental values of emptying time of a certain amount of XF13333 suspensions. It appears that the proposed flow time model matches the reality correctly."
Etude de la compacité optimale des mélanges granulaires binaires : classe granulaire dominante, effet de paroi, effet de desserrement
2016 •
Gérard Roquier
La compacite des materiaux granulaires est une grandeur qui interesse un grand nombre de secteurs, notamment les betons hydrauliques. Lorsque les fractions granulaires ne possedent pas des rapports de tailles infinis, deux interactions geometriques se developpent : l’effet de paroi et l’effet de desserrement. La premiere peut se decrire ainsi : une grosse particule isolee constitue un « intrus » contre lequel viennent se ranger les petites particules, creant un supplement de vides a l’interface. La seconde se produit lorsque les petits grains sont insuffisamment fins pour se glisser entre les gros. Nous analysons comment elles sont prises en compte dans un certain nombre de modeles d’empilement en nous fixant finalement sur celui de de Larrard et al. : le modele d’empilement compressible (MEC), l’un des plus efficaces. Dans celui-ci, les effets de paroi et de desserrement sont quantifies par l’intermediaire de deux coefficients dont les expressions sont obtenues par lissage de donne...
Study of the elementary mechanisms of erosion mechanisms of cohesive granular materials
2016 •
Florian Brunier-Coulin
Les mécanismes élémentaires mis en jeu lors de l’érosion de surface d’un sol cohésif par un écoulement fluide demandent à être mieux connus dans le but d’améliorer la modélisation locale de l’érosion. En se basant sur une approche expérimentale, l’objectif de cette thèse vise à réaliser une étude paramétrique de l'érosion à l'aide de matériaux modèles, pour ensuite les soumettre à des sollicitations hydrodynamiques et mécaniques contrôlées. L'étude de matériaux granulaire sans cohésion a d'abord permis d'analyser la construction du nombre de Shields pour définir le seuil d'érosion. Ensuite, des essais de traction à différentes échelles ont permis de généraliser le nombre de Shields à des grains cohésifs par la relation entre seuil d'érosion et résistance mécanique. La mise au point de matériaux et d'essais d'érosion iso-indice a également permis de visualiser les mécanismes par lesquels l'écoulement conduit à l’arrachement de particules consti...
Problèmes géotechniques couplés en hydromécanique : application à l’érosion interne par suffusion
2016 •
Hashem Abdou
Modélisation micro-mécanique des milieux granulaires non saturés
2007 •
Felix Darve
Une modélisation discrète du comportement mécanique des enrochements
2007 •
claire SILVANI
Les enrochements sont des materiaux granulaires constitues de blocs rocheux dont la taille peut atteindre plusieurs dizaines de centimetres. Les barrages en enrochements, constitues par ces materiaux grossiers, presentent des deformations relativement importantes au cours du temps et peuvent egalement tasser au moment de leur remplissage ou lors d'une crue accidentelle. Ces deformations semblent liees a des ruptures de blocs a l'interieur de l'ouvrage, mais ne sont malheureusement pas connues apres la construction. La prevision de ces tassements est donc particulierement importante pour s'assurer de l'integrite structurelle de l'ouvrage a long terme. Le comportement des materiaux granulaires etant fortement lie a la nature discrete du milieu, un modele discret est propose afin de prendre en compte les particularites des enrochements avec des parametres locaux au sens physique clairs. Les phenomenes de rupture sont les principales caracteristiques des enrochem...
Impact des caractéristiques microstructurales des pièces forgées sur leur tenue en fatigue à grand nombre de cycles : Modélisation multi-échelles et validation expérimentale
marc milesi
Durant le procédé de forgeage, la pièce subit des déformations complexes et importantes. Ainsi, la microstructure finale n'est pas homogène, et le comportement macroscopique du matériau change selon la direction de sollicitation. Ce phénomène, directement lié au procédé mécanique de mise en forme constitue, l'anisotropie du comportement de la pièce forgée. Le but de cette étude est de relier cette anisotropie à des calculs de fatigue à grand nombre de cycles. Pour des pièces suffisamment isotropes (des pièces coulées par exemple), les critères classiques sont de bons prédicteurs, mais leur utilisation pour des pièces forgées n'est pas recommandée. Ainsi, pour tenir compte de cet effet, l'anisotropie est représentée à une échelle d'étude plus petite que celle du procédé : l'échelle mésoscopique c'est à dire l'échelle du grain. A partir des données statistiques obtenues sur la pièce réelle, nous pouvons reconstruire un volume élémentaire digital et lui ...
Etude expérimentale, élaboration et modélisation de matériaux composites à base de poudres magnétiques douces
Alexis Chevalier
