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Numerical analysis of the instability problems of steel silos and their reinforcement by composite materials combined approach by the discret element method DEM and the finite element method FEM

Type doc. :

Thèses / mémoires

Langue :

Français

Année de soutenance:

2022
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Ce travail présente une analyse numérique combinée entre l'approche par la méthode des éléments discrets dem et la méthode des éléments finis fem, pour le calcul des silos métalliques et principalement de leurs renforcements par matériaux composites. le problème principal dans le calcul des silos est l'évaluation des charges dues à la matière ensilée. actuellement, des règles comme l'ec utilise des solutions analytiques basée sur la théorie de janssen pour l'évaluation de ces charges (les pressions horizontales et verticales). pour le calcul de la structure du silo lui-même, une modélisation par éléments finis coque est principalement utilisée. une approche plus réaliste consiste à évaluer les charges en modélisant la matière ensilée comme un milieu continu par des éléments volumiques. cette approche a donné des résultats probants mais elle est limitée par la difficulté de surmonter le problème de la discontinuité de la matière et pose également un problème de gestion de l'écoulement de la matière ensilée. la méthode dem est plus réaliste en raison la modélisation grain par grain de l'écoulement. elle permet une évaluation plus précise des actions par rapport à l'approche de fem. cependant, cette capacité à simuler le mouvement des grains (un par un permettant une meilleure simulation) est très gourmande en temps de calcul (chronophage). elle nécessite par conséquent un moyen numérique puissant de simulations (ordinateur avec une capacité et une puissance de calcul élevées) pour arriver à un temps de calcul raisonnable. dans ce travail, un modèle est proposé pour réduire le temps de calcul en agrandissant la taille des grains afin de réduire leur nombre et donc leur temps de calcul. une meilleure évaluation des forces permet de mieux évaluer les contraintes sur le silo et donc d'appréhender le risque de défaillance. dans ce contexte, un renforcement par matériaux composite est proposé dans le cadre d'une analyse combinée dem-fem, l'évaluation des charges par la dem et le calcul des contraintes par la fem utilisant des éléments coque classique et un renforcement par des éléments coque multicouches simulant les composite cfrp. la technique de mise à l'échelle des particules (ou grainage grossier) permet d'effectuer une analyse dem avec un temps de calcul raisonnable en utilisant un facteur d'échelle optimal de 10 fois la taille du grain, donnant ainsi une évaluation proche du cas réel par rapport au cas de la fem. ayant valide le modèle combiné dem-mef pour une meilleure évaluation des contraintes, une dernière analyse menée dans ce travail a montré une réduction significative des contraintes dans les zones critiques.



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624 HOU TH C1 BIB-Centrale / Thèses interne disponible
Houhamdi, S. et al. (2022). Numerical analysis of the instability problems of steel silos and their reinforcement by composite materials combined approach by the discret element method DEM and the finite element method FEM (Doctorat) . Annaba.