simulation numérique en 3D

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Enseignements du projet E2VP pour l'utilisation des méthodes de simulation numérique 3D dans la prise en compte des effets de site dans les études d'aléa sismique

Enseignements du projet E2VP pour l'utilisation des méthodes de simulation numérique 3D dans la prise en compte des effets de site dans les études d'aléa sismique

RÉSUMÉ. Le recours à la simulation pour évaluer les effets de site est souvent nécessaire dans les zones à faible sismicité. Le projet « E2VP » (Euroseistest Verification and Validation Project), avait pour but d’évaluer la robustesse des méthodes de simulation dans un cas linéaire 3D complexe. Il a été le cadre de travaux variés et d’avancées dans les pratiques de simulation. L’étape de vérification consiste à vérifier que plusieurs outils de simulation, partant d’un même problème physique, obtiennent les mêmes résultats. Des « cas canoniques » exigeants mais représentatifs de cas réels ont été définis, testés par plusieurs équipes : ces cas tests sont aujourd’hui disponibles pour toute nouvelle équipe. La validation (confrontation entre résultats de simulation et données réelles) a impliqué de définir une métrique propre. Des comparaisons détaillées des « distances » séparant les simulations entre elles et séparant les simulations des données réelles, ont été confrontées à la variabilité intrinsèque des mouvements sismiques. Les outils de simulation ont également permis de comprendre l’origine physique de certaines variabilités de l’effet de site, notamment celles liées au back-azimut des séismes considérés. Le projet a permis de suivre l'évolution du misfit observations / simulations pour différentes « générations » de modèle géologique, des paramètres de source, du modèle « de bedrock », et de la base de données accélérométrique. Le projet s’est révélé riche d’enseignements sur la démarche globale d’estimation des effets de site, en delà de la seule simulation numérique.
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Solutions de simulation numérique de l'impression 3d de matériaux expansifs pour la réalisation de pièces de très grandes dimensions

Solutions de simulation numérique de l'impression 3d de matériaux expansifs pour la réalisation de pièces de très grandes dimensions

Session Fabrication Additive – Nafems 2020 Solutions de simulation numérique de l'impression 3d de matériaux expansifs pour la réalisation de pièces de très grandes dimensions Elodie PAQUET 1, Benoit FURET 1 , Sébastien GARNIER 1, Sébastien LE LOCH 1, Alain BERNARD 2

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Contribution à la simulation électro-thermomécanique numérique 3d : appliquée à l'étude de la fiabilité des interrupteurs à semiconducteurs packages, utilisés en traction ferroviaire

Contribution à la simulation électro-thermomécanique numérique 3d : appliquée à l'étude de la fiabilité des interrupteurs à semiconducteurs packages, utilisés en traction ferroviaire

En régime alternatif, nous avons utilisé le profil réel du courant qui circule dans un seul fil de bonding. Ce dernier a été obtenu à partir d’une simulation d’un onduleur monophasé. Les résultats de simulation montrent que l’amplitude des températures et des contraintes mécaniques est faible par rapport au régime permanent. Cela est dû essentiellement à la faible valeur efficace du courant électrique utilisé. En revanche, nous avons obtenu la même répartition des contraintes mécaniques qu’en régime permanent, c’est à dire une focalisation au niveau du coude. Cela prouve que cette zone du fil est très sensible. Il faut noter que les résultats de simulation obtenus par le modèle éléments finis 3D consomment un temps de calcul très élevé. Or, grâce au modèle numérique unidimensionnel, nous avons pu déterminer la répartition de la température en quelques secondes de calcul. En revanche, il exige des amé- liorations car il ne tient pas compte de la géométrie et des conditions aux limites complexes. D’autre part, les résultats de mesure de température confirment les résultats obtenus par la simulation. Nous avons ainsi validé le modèle éléments finis 3D. Cependant, les résultats de mesure du déplacement n’ont pas été pertinents, car les amplitudes obtenues sont très faibles. Cependant, l’intégration de la puce engendre un delta de température entre puce et fil de 20 °C au lieu de 1.5°C, ce qui nous a permis d’observer de façon prévisible une augmentation des déplacements, du fait de l’augmentation de température.
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Simulation numérique par éléments finis en 3D du comportement thermomécanique au cours du traitement thermique d'aciers : application à la trempe de pièces forgées ou coulées

Simulation numérique par éléments finis en 3D du comportement thermomécanique au cours du traitement thermique d'aciers : application à la trempe de pièces forgées ou coulées

Simulation numérique par éléments finis en 3D du comportement thermomécanique au cours du traitement thermique d’aciers : application à la trempe de pièces forgées ou coulées Charles Ali[r]

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Simulation numérique de l'initiation de la rupture à l'échelle atomique

Simulation numérique de l'initiation de la rupture à l'échelle atomique

1.2.3.4.2 Éléments finis enrichis 1.2.3.4.2.1 Méthode des éléments finis étendus XFEM La technique des éléments finis étendus ("eXtended Finite Elements Method") a été développée pour modéliser la discontinuité dans le champ de déplacement le long du chemin de la fissure sans avoir recours au remaillage qui coûte cher en temps de calcul. La technique a été proposée à l’origine par Moës [ 40 ] [ 41 ] et a été successivement utilisée pour la propagation de fissure en 2D [ 42 ] [ 43 ], en 3D [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ], avec contact [ 41 ] et avec zone cohésive [ 48 ] pour modéliser la nucléation des fissures et leur propagataion. Cette méthode pour la simulation numérique de la rupture permet de rendre indépendante la description de la fissure au sein du maillage de la structure en rajoutant des enrichissements discontinus sur l’ensemble des noeuds qui ont eu leur support entièrement coupé par la fissure. En revanche, l’ensemble des noeuds dont le support contient la pointe de la fissure est enrichi par des fonctions singulières. Lorsque la fissure se propage, tous les anciens enrichissements sont conservés et les nouveaux enrichissements, correspondant à la nouvelle position de la fissure, sont simplement ajoutés aux anciens. L’approximation des champs de déplacement devient alors :
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Simulation numérique de l’écoulement  dans une pompe centrifuge

Simulation numérique de l’écoulement dans une pompe centrifuge

IV.2. Étapes de la conception Dans ce qui suit, nous allons essayer de résumer le processus suivit de notre conception, l’accent a été mis sur les différentes étapes de la démarche, qui s’initialise par une approche 1D et conduit jusqu'à l’étude 3D de l’écoulement interne. Elle se présente comme une procédure robuste pour la prédiction et la compréhension des phénomènes associés au fonctionnement des turbomachines, mais également pour la prévision des performances. Nous avons schématisé sous forme d’un l’organigramme, les étapes de conceptions, comme le montre la figure ci-dessus
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CONTRIBUTION À LA MODÉLISATION ET À LA SIMULATION NUMÉRIQUE DU DÉCOUPAGE DES MÉTAUX

CONTRIBUTION À LA MODÉLISATION ET À LA SIMULATION NUMÉRIQUE DU DÉCOUPAGE DES MÉTAUX

Fig. 2.12 { Exemple de simulation en 3D (P : poin on, M : matri e, SF : serre an) Murakawa et al. (2001). Au niveau de l' equilibre global de la stru ture, deux grandes lasses d'algorithme existent : les algorithmes de type expli ite et les algorithmes de type impli ite. Les se- onds pr esentent l'avantage d'^ etre in onditionnellement stables, en revan he de fortes- non lin earit es ( omme 'est le as en d e oupage) peuvent les faire diverger. Les premiers sont onditionnellement stables, don n e essitent un pas d'int egration tr es faible. Par ontre, ils permettent de traiter des probl emes omplexes qui mettent en d efaut les algo- rithmes impli ites. Dans le as du d e oupage, les deux types d'algorithme sont pr esents dans la litt erature. Ra hik et al. (2002) pr esentent un algorithme dynamique expli ite et expliquent leur hoix par les raisons evoqu  ees pr e  edemment. Plus fr equemment, le d e oupage est trait e omme un probl eme quasi-statique et un algorithme de type quasi- statique impli ite est utilis e (Hambli, 1996; Maillard, 1991; Bou hard, 2000). Bellenger et Bussy (1998) utilisent une m ethode sp e i que pour r esoudre l' equilibre de la stru ture : la m ethode  a grand in r ement de temps.
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Simulation numérique de l'opération de pièges microfluidiques à échantillons

Simulation numérique de l'opération de pièges microfluidiques à échantillons

* thomas.gervais@polymtl.ca This work focuses on modelling design and operation of “microfluidic sample traps” (MSTs). MSTs regroup a widely used class of microdevices that incorporate wells, recesses or chambers adjacent to a channel to individually trap, culture and/or release submicroliter 3D tissue samples ranging from simple cell aggregates and spheroids, to ex vivo tissue samples and other submillimetre-scale tissue models. Numerous MST designs employing various trapping mechanisms have been proposed in the literature, spurring the development of 3D tissue models for drug discovery and personalized medicine. Yet, there lacks a general framework to optimize trapping stability, trapping time, shear stress, and sample metabolism. Herein, the effects of hydrodynamics and diffusion-reaction on tissue viability and device operation are investigated using analytical and finite element methods with systematic parametric sweeps over independent design variables chosen to correspond to the four design degrees of freedom. Combining different results, we show that, for a spherical tissue of diameter 𝒅 < 𝟓𝟎𝟎μm, the simplest, closest to optimal trap shape is a cube of dimensions 𝒘 equal to twice the tissue diameter: 𝒘 = 𝟐𝒅. Furthermore, to sustain tissues without perfusion, available medium volume per trap needs to be 𝟏𝟎𝟎 × the tissue volume to ensure optimal metabolism for at least 24 hours.
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Modélisation et simulation numérique des moteurs à effet Hall

Modélisation et simulation numérique des moteurs à effet Hall

This paper presents the approach used and first validation tests of such a solver. The AVIP code solves plasma equations in complex industrial geometries using an unstructured parallel- efficient 3D fluid methodology. AVIP also includes a Particle-In-Cell (PIC) solver used as a reference for validation. While full 3D PIC simulations of a Hall thruster still require unaffor- dable computational time, fluid models provide in a reasonable time 3D results on the plasma behavior inside the discharge channel. In this category, standard drift-diffusion models [1–3] are fast and robust but at the cost of strong hypotheses and simplifications. In particular such models do not describe explicitly the sheath formation in the vicinity of walls and often use ana- lytical models instead. They are limited to simple configurations and only provide a first insight into plasma complex phenomena. The present approach includes a more detailed two-fluid plasma model without drift-diffusion approximation. After the description of the formulation and main features of the solver, the paper focuses on wall boundary conditions which are crucial for the formation of sheaths. It is demonstrated in particular that a vacuum boundary condition is not adapted to fit PIC results. A boundary condition based on wall thermal fluxes is more realistic. The mesh resolution is also found to be critical. The simulation methodology is finally applied to a 2D simulation of a typical Hall effect thruster in order to observe the plasma properties inside the discharge chamber.
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Étude numérique du remplissage 3D en fonderie

Étude numérique du remplissage 3D en fonderie

Résultats La Figure 39 représente l’ évolution du front de matière pour les données décrites. De manière à indiquer l’ importance de la diffusion numérique au cours du temps, on a représenté, à l’ aide de trois couleurs, les isovaleurs de la fonction caractéristique. La partie bleu clair représente les valeurs de plus de 0,6 à 1, et la partie bleue foncée, la partie d’ incertitude entre 0,6 et 0,4, ce qui est une marge relativement importante. La couleur blanche représente les valeurs de 0 à 0,4. Il est important de noter que lors de cette simulation, le module d’ adaptation de maillage a été utilisé (Figure 40 et Figure 41). Tout d’ abord, la diffusion numérique est très faible (images 1 à 3). Lorsque la colonne est presque totalement écroulée (images 4 et 5) on peut observer l’ apparition de diffusion numérique, mais dans des proportions assez faibles. Toutefois, elle devient de moins en moins négligeable dans la suite (images 6 et 7). A l’ image 7, l’ imprécision donne une fourchette de valeur sur la position du front de matière de plus de 4 fois la largeur initiale de la colonne d’ eau. Les imprécisions aux instants 6 et 7 seront indiquées par la suite sur les courbes d’ avancée du front de matière (Figure 42 ). Notons également, que la diffusion dans le sens de la hauteur est quasiment invisible.
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Modélisation et simulation numérique de structures articulées flexibles

Modélisation et simulation numérique de structures articulées flexibles

simple et efficace, méthodologie que nous avons validée sur plusieurs exemples tests. Nous avons en particulier élaboré un modèle mécanique de jonctions, effectué l'étude mathématique [r]

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Simulation numérique de phénomènes d'interaction fluide-structure

Simulation numérique de phénomènes d'interaction fluide-structure

134 Chapitre 5. Staggered methods for a 1D Euler aeroelastic problem 5.1 Introduction We present in this chapter some numerical methods that have been constructed for the numerical simulation of uid-structure interactions. This class of coupled pro blems and some classical methods used for their simulations have been reviewed in [61]. Shortly, numerical methods used for the simulation of aeroelastic problems should have the following qualities: accuracy, eciency and modularity. The accuracy of the methods used allows the interpretation of numerical results, where numerical errors (numerical damping and diusion, dispersion) were added to the exact solution. For example, the Euler utter analysis of an airfoil [66] can be done if the numerical dif fusion does not make utter disappear. Eciency allows accurate computations with limited costs. In some cases, the characteristic times of the uid part and the structu ral part of the coupled system are very dierent. Their time-integrations might require very dierent time steps. Eciency can be enhanced with the use of subcycling [63]. Finally, by the use of staggered schemes [60], modularity is achieved. Most popular exis ting modules for the separate resolutions of uid and structural parts can be coupled. Each part can be dealt with separately, and even computed on separate heterogeneous machines [63]. As a consequence, some particular coupling methods are required.
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Simulation numérique du tremblement transsonique et optimisation de formes

Simulation numérique du tremblement transsonique et optimisation de formes

En ce qui concerne la modélisation de la turbulence, nous avons retenu en premier lieu, notamment à des fins de comparaison (avec les résultats de Renaud [110], ainsi qu’entre modèles), le simple modèle algébrique de Baldwin et Lomax [9] ; nous avons complété ensuite la modélisation utilisée ici avec deux modèles de turbulence à deux équations de transport : les modèles classiques k − ε de Launder et Sharma [77] et k − ω de Menter [94]. Nous n’avons pas cherché à mettre en oeuvre le modèle aux tensions de Reynolds initialement disponible dans le code de calcul, d’une part faute de temps, d’autre part dans le soucis de limiter les coûts de simulation. La veille bibliographique réalisée au cours de la thèse a conduit à incorporer dans les deux modèles à équations de transport précédemment cités des modifications dites de réalisabilité [94] [135] [72], qui doivent offir une meilleure représentation de l’interaction entre l’onde de choc et la couche limite turbulente. Enfin, dans le but de mieux décrire les zones d’écoulement décollées qui apparaissent lors des cycles d’oscillations auto-entretenues du système onde de choc / couche limite caractéristiques du tremblement transsonique, deux approches dites hybrides ont également été mises en oeuvre et évaluées : d’une part la Detached Eddy Simulation telle que décrite par Strelets [129] d’après l’idée de Spalart et al. [126], et d’autre part l’approche Partially Averaged Navier-Stokes telle que décrite par Girimaji [53]. Après une validation préliminaire sur des cas d’écoulements transsoniques stationnaires et instationnaires, l’outil numérique développé a été plus particulièrement appliqué dans cette étude à deux configurations de tremblement transsonique sur profil afin d’évaluer son potentiel prédictif ; nous insistons bien ici sur la finalité de notre travail : nous ne cherchons pas à repro- duire par voie numérique des données expérimentales en ajustant si nécessaire les paramètres de discrétisation ou de modélisation ; nous voulons évaluer plutôt la possibilité de prédire de façon fiable par une approche statistique ou hybride les caractéristiques du tremblement transsonique à modèle et méthode fixés.
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Modélisation et simulation numérique robuste de l’endommagement ductile

Modélisation et simulation numérique robuste de l’endommagement ductile

Dans cette étude, on a proposé un test de simulation sur une sphère creuse, dont la solution a été aussi obtenue en grandes déformations, cf. l’annexe A1. Trois familles de traitement du problème de verrouillage volumique ont été examinées. L’élément à sous-intégration a partiellement limité le problème mais le résultat n’était toujours pas satisfaisant. De plus, il pourrait introduire des modes parasites à énergie nulle. La méthode avec l’intégration sélective élimine le problème du verrouillage volumique mais il ne peut s’appliquer qu’à l’élément linéaire. Enfin, l’élément mixte a consisté à introduire deux variables nodales supplémentaires : le gonflement et la pression. Selon l’ordre d’interpolation de cette dernière, on a examiné deux types d’éléments mixtes : P2/P1/P2 et P2/P1/P1. Ils sont tous deux très efficaces pour éliminer le verrouillage, au moins sur le test de la sphère. Mais l’élément P2/P1/P2 a présenté une oscillation sur le champ de pression et l’élément P2/P1/P1 a conduit à des bandes de localisations anormales de la déformation plastique. L’origine de cette première observation était la non-vérification de la condition LBB par l’élément P2/P1/P2, connue et démontrée dans [Brezzi et Fortin, 1991] pour l’équation de Stokes. La raison des localisations avec l’élément P2/P1/P1 reste encore ouverte. On a présumé que l’espace de la pression était trop pauvre dans ce cas et conduisait à un opérateur ( , ) a   non coercitif, source d’un problème
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Modélisation Mathématique et Simulation Numérique des Complications du Diabète

Modélisation Mathématique et Simulation Numérique des Complications du Diabète

Chapitre 3 Algorithme de Résolution Depuis prés de trois décennies, les ondelettes se sont imposées comme un outil puissant en analyse mathématique, et dans des domaines appliqués tels que le traite- ment du signal et de l’image, les statistiques, etc. La construction de cet outil est en quasi-totalité effectuée durant la décennie 1980-1990, tout comme l’identification de ses principales propriétés. L’attribution du prix Gauss à Yves Meyer nous donne l’oc- casion de nous repencher sur cette floraison scientifique, à l’interface entre l’analyse harmonique et le calcul numérique, dont il fut à la fois l’artisan, le chef d’orchestre, et le critique avisé. Si certaines des promesses formulées dans l’enthousiasme des pre- mières découvertes n’ont pas toujours été suivies des succés escomptés, d’autres dé- veloppements actuels inattendus et spectaculaires doivent beaucoup à ce moment fé- cond.
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La Modélisation Mathématique et Simulation numérique du Diabète et ses complications

La Modélisation Mathématique et Simulation numérique du Diabète et ses complications

Le but de ce travail est de prédire l’évolution des complications diabétiques et de pouvoir agir et épargner les malades du diabète de leurs e¤ets désastreux. Le mémoire est organisé en trois principaux chapitres en plus d’une introduction géné- rale. Dans le premier chapitre, on présente les modèles mathématiques qui gouvernent les complications du diabète, on donne aussi un aperçu général sur la maladie en citant les symptômes, le diagnostic, les complications engendrées. Le deuxième chapitre est consacré à une description détaillée de la méthode des ondelettes de Chebyshev. Le troisième chapitre est déstiné à l’application et la simulation numérique, deux exemples sont alors présentés pour mieux illustrer l’e¢ cacité de notre méthode.
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Étude d'algorithmes graphiques dans le cadre de la simulation numérique

Étude d'algorithmes graphiques dans le cadre de la simulation numérique

Unite´ de recherche INRIA Rennes, Irisa, Campus universitaire de Beaulieu, 35042 RENNES Cedex Unite´ de recherche INRIA Rhoˆne-Alpes, 46 avenue Fe´lix Viallet, 38031 GRENOBLE Cedex 1. Un[r]

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Simulation numérique d'un dispositif de retenue d'enfant

Simulation numérique d'un dispositif de retenue d'enfant

Une comparaison entre intégration explicite et intégration implicite de cette loi de comportement est réalisée, dans le but de limiter les temps de calcul en vue d'une implantati[r]

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Prédiction de la qualité de l'air intérieur par simulation numérique

Prédiction de la qualité de l'air intérieur par simulation numérique

Today, we spend 90% of our time indoor. Indoor air quality seems to be better than outdoor air, actually this is false. Indoor air can be up to 10 times more polluted than outdoor air. In January 2015, a new law will be implemented. Establishment servicing public, especially schools, will have to measure their indoor air and respect guidelines. This context asks the question of the indoor air prediction by simulation. Can we predict indoor air and how? This study is divided in two parts: a state of art of the indoor air quality and simulation. Two tools were chosen, CONTAM an EnergyPlus, to simulate IAQ. The results were in accordance with the experimental campaigns. It is important to underline the importance of the choice of construction materials and ventilation flows to respect the threshold.
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Optimisation aerodynamique du cheval de course par simulation numérique

Optimisation aerodynamique du cheval de course par simulation numérique

Résumé du PFE : sous titre : Optimisation aerodynamique du cheval de course par simulation numérique Résumé : Depuis quelques décennies, l'aérodynamique a subi un développement considérable, qui tient pour l'essentiel, aux progrès incessants effectués à la fois dans les domaines du calcul numérique et les techniques expérimentales. Dans ce mémoire, nous avons initié l'application d'un logiciel de calcul numérique, basé sur la résolution des équations de la mécanique des fluides, destiné à la description et à la détermination de la meilleure conformation chevaline de point de vue aérodynamique.
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