METHODES BASEES SUR LโAPPROXIMATION PAR MOINDRES CARRES MOBILES
Contrairement au lissage par moindre carrรฉs classique,lโapproximation MLSintroduit une dรฉpendance des coefficients du lissagevis-ร -vis des points du domaine โฆoรน est rรฉalisรฉe lโapproximation, ce qui, bien quโรฉtant une approximation globale, lui confรจre un caractรจre local (i.e. le terme ยซ mobile ยป). Dans la suite de cette section, nous rappelons le principe de construction ainsi que les propriรฉtรฉs des fonctions de forme pour les mรฉthodes basรฉes sur ce type dโapproximation.
Principe de lโapproximation MLS
Dรฉtermination des fonctions de forme
Tout dโabord, la construction des fonctions de forme pour les mรฉthodes reposant sur lโapproximation aux moindres carrรฉs mobiles secaractรฉrise par lโutilisation dโune fonction monotone dรฉcroissante W, appelรฉe fonction de pondรฉration pour la mรฉthode EFGM, dรฉfinie sur le mรชme support que la fonction de forme et ayant les propriรฉtรฉs suivantes :
Propriรฉtรฉs des fonctions de forme MLS
Consistance
Lโordre de consistance de lโapproximation ()x u h dรฉpend directement de celui des รฉquations aux dรฉrivรฉes partielles (EDP) du problรจme ร rรฉsoudre. Ainsi, pour des EDP dโordre 2k, lโordre de lโapproximation devra รชtre au moins รฉgal ร k, cโest-ร -dire que la relation suivante doit รชtre vรฉrifiรฉe :
Diffรฉrentes mรฉthodes spรฉcifiques sont donc proposรฉes dans la littรฉrature pour rรฉsoudre ce problรจme, les plus usuelles et les plus utilisรฉes en pratique รฉtant :
โข lโajout de multiplicateurs de Lagrange [BEL 95] ;
โข lโรฉlimination du multiplicateur de Lagrange par modification de la formulation variationnelle ;
โข lโajout dโune fonction de pรฉnalisation ร la formulation variationnelle [ZIE 91 ; LAO 96 ; GAV 00] ;
โข lโutilisation de fonctions de pondรฉration singuliรจres [LAN 81 ; DUA 96b ; LAO 96 ; BRE 00] ;
โข le couplage avec des รฉlรฉments finis auniveau de la frontiรจre [BEL 95] .
Une synthรจse des deux premiรจres mรฉthodes, ainsi que des avantages et inconvรฉnients de chacune peuvent notamment รชtre trouvรฉs dans[AUB 97]. La troisiรจme mรฉthode est dรฉjร couramment utilisรฉe en รฉlรฉments finis.
Nous allons prรฉsenter plus particuliรจrement ici les deux derniรจres mรฉthodes, pour lesquelles les performances numรฉriques sont comparรฉes dans les applications du chapitre 2.
Notre contribution
Pour imposer les conditions aux limites essentielles avec un couplage EFGM-FEM, Belytschko et co-auteurs utilisent des cellule dโintรฉgration ou des รฉlรฉments dโinterface de mรชme nature que les รฉlรฉments finis ร la frontiรจre, ร savoir par exemple des รฉlรฉments quadrangulaires ร 4 nลuds en 2D. Nous avons choisi de rรฉaliser le couplage en introduisant ร la frontiรจre, des รฉlรฉments finis de nature diffรฉrente par rapport aux cellules dโintรฉgration, ร savoir par exemple des รฉlรฉments linรฉiques en 2D (cf. Fig. 1.14 et voir les tests numรฉriques du chapitre 2).
Remarquesย
โข Le calcul des fonctions de forme meshfree peutse faire soit en incluant les nลuds FEM dans le voisinage du point dโรฉvaluation, soit en tronquant les supportsau niveau de la frontiรจre F ฮ . Lโรฉquipe de Belytschko montre que le fait dโexclure les nลuds FEM permet de rรฉduire le saut au niveau des dรฉrivรฉes ร lโinterface. Les figures 13 et 14 montrent le cas 1D pour des fonctions de forme modifiรฉes I N et leurs dรฉrivรฉes , Ix N calculรฉes en excluant les nลuds FEM et en utilisant les fonctions de transition () Rx et () Rx.
โข Une approche diffรฉrente de couplage EFGM-FEM a รฉtรฉ proposรฉe par Modaressi et Aubert [MOD 95 ; MOD 96 ; AUB 97], dans laquelle lechamp de dรฉplacement est รฉvaluรฉ par la mรฉthode des รฉlรฉments finis et les champs de pressions interstitielles(fluides mouillant et non-mouillant), par une mรฉthode meshfree (EFGM ou DEM). Hormis le fait quโelle fournit naturellement la structure dโintรฉgration adaptรฉe, cette technique offre notamment une plus grande souplesse quant au choix du nombre de degrรฉs de libertรฉ en pression, ce qui permet de mieux vรฉrifier les critรจres de stabilitรฉ numรฉriquepour les milieux poreuxquasi-impermรฉables saturรฉs par un fluide incompressible.
La mรฉthode SPH
Introduction
La mรฉthode SPH (ยซ Smoothed Particle Hydrodynamicsยป)) est lโune des mรฉthodes meshfree les plus utilisรฉes en pratique, essentiellement pour simuler les phรฉnomรจnes stellaires et astrophysiques, les problรจmes dโimpacts ร haute vitesse (projectiles), les problรจmes de transferts de masse et de chaleur, et plusgรฉnรฉralement les problรจmes de Mรฉcanique des Fluides (รฉcoulements, surface libre, etc.).
La principale difficultรฉ pour utiliser cette mรฉthode et plus gรฉnรฉralement toutes les mรฉthodes de particules, dans le cadre conventionnel des problรจmes aux limites rencontrรฉs en Mรฉcanique des Milieux Continus, rรฉside dans lโimposition des conditions aux limites essentielles, cette mรฉthode nโayant pas รฉtรฉ dรฉveloppรฉe ร lโorigine pour ce type de problรจmes. Ainsi, une portion de frontiรจre ayant ce type de condition imposรฉe,nรฉcessite un traitement numรฉrique spรฉcifique.
Une technique courante consisteร introduire des particules fictives situรฉes ร lโextรฉrieur du domaine et appartenant au voisinage des particules rรฉelles ร la frontiรจre [RAN 96]. Une autre technique consiste ร utiliserdes particules frontiรจres de masse rรฉduite [CHE 00].
Ci-aprรจs, nous rappelons le principe, ainsi que quelques unes des propriรฉtรฉs importantes de la mรฉthode SPH.
Principe
Lโapproximation SPH correspond ร la forme discrรฉtisรฉe de lโintรฉgrale (1.63), que lโon calcule sur un domaine fini โฆ,gรฉnรฉralement en utilisant une mรฉthode dโintรฉgration nodale de type trapรจzes :
Remarque : De mรชme que pour les mรฉthodes MLS, il est possible dโoptimiser le calcul des dรฉrivรฉes partielles de () I.
Conditions aux limites essentielles et fonction de dilatation
De mรชme que pour la mรฉthode SPH, lโapproximation RKPM ainsi construite nโest pas interpolante, ce qui pose problรจmes pour imposerles conditions aux limites essentielles. Gosz et Liu [GOS 96] montrent que pour vรฉrifier la consistance aux frontiรจr es de Dirichlet, il est nรฉcessaire de modifier soit les fonctions deforme ou bien les fonctions fenรชtres calculรฉes pour les particules proches, afin de les forcer ร sโannuler sur ces frontiรจres.
Dans la cas 1D, la condition dโannulation des fonctions de forme sโobtient en utilisant une propriรฉtรฉ intรฉressante des fonctions ร support compact : si le nombre de particules prรฉsentes dans le support de la fonction de forme est รฉgal au nombre de monรดmes de la base polynomiale p, alors on montre que les fonctions de forme sont interpolantes (voir ladรฉmonstration dans [GOS 96] pour la mรฉthode RKPM).
Synthรจse des Principales Mรฉthodes Meshfree
Cette condition dโannulation est nรฉanmoins difficile ร mettre en ลuvre dans le cas gรฉnรฉral 2D/3D (frontiรจres courbes). Gosz et Liu montrent que ceci est par exemple possible si la frontiรจre est rectiligne et quela distribution nodale est rรฉguliรจre (pas de discrรฉtisation constants).
Une autre technique consiste ร forcer lโannulation des fonctions fenรชtres au voisinage de la frontiรจre. Pour cela, Gosz et Liu proposent dโintroduire une fonction de dilatation tenant compte de la gรฉomรฉtrie rรฉelle de la frontiรจre. En effet, du fait du choix initial dโun coefficient de dilatation h (forme continue de lโapproximation RKM) ne dรฉpendant que de la position des particules ou nลuds du domaine, la mรฉthode RKPM standard (forme discrรฉtisรฉe) utilise un coefficient de dilatation I h constant par nลud. Le support rรฉsultant pour la fonction fenรชtre associรฉe possรจde alors une forme de type rectangulaire ou elliptique, mal adaptรฉe pour vรฉrifier les conditions de consistance pour des frontiรจres ร gรฉomรฉtrie complexe. Lโidรฉe consiste donc ร introduire une fonction de dilatation () hx ฮพ pour la forme continue ou () I hx pour la forme discrรฉtisรฉe, dรฉpendant รฉgalement de la position du point dโรฉvaluation 2 x, de faรงon ร obtenir des supports de forme quelconquepour les nลuds proches de la frontiรจre.
Dรฉcomposition ยซ multi-รฉchelle ยป pour lโapproximation RKM
Principe
Lโapproche ยซ multi-รฉchelle ยป ou par ondelettesest une approche est ici proposรฉe par Liu et co-auteurs [LIU 96a ; LIU 96b ; LIU 00a] pourpermettre dโanalyser dans le domaine frรฉquentiel, les conditions dereproduction de lโapproximation RKMรฉnoncรฉes au dรฉpart dans le domaine transitoire.
En effet, si lโon considรจre le produit de convolution (1.74), la fonction fenรชtre Wse comporte en fait comme un filtre passe-bas appliquรฉ ร la solution uet permettant ainsi dโobtenir la solution approchรฉe ou ยซ reproduite ยป, Ru .
CONCLUSIONS ET SYNTHESE DES FORMALISMES MESHFREE
Dans ce chapitre, nous avons prรฉsentรฉ le formalisme des principales familles de mรฉthodes meshfree actuellement les plus utilisรฉes en pratique, sachant que la liste nโest pas exhaustive, du fait dโune littรฉrature extrรชmement abondante sur le sujet.Nous avons choisi de regrouper les diffรฉrentes mรฉthodes arbitrairement par type dโapproximation, ร savoir les approximations MLS(moindres carrรฉs mobiles) et RKM (ยซ reproducing kernel ยป), lโinterpolation polynomiale et les approximations RBFutilisant des fonctions de bases radiales. Ce regroupement est arbitraire, car un certain nombre de mรฉthodes sont en fait ร lโintersection entre deux groupes (exemple : MLS/RK, RPIM, MLS/RBF). Par ailleurs, la plupart des mรฉthodes meshfree prรฉsentรฉes, ร lโexception des mรฉthodes RBF(mรฉthode MLS/RBF non comprise), sโinscrivent dans le cadre de la partition de lโunitรฉ de par la construction de leurs fonctions de forme. Nous proposons ci-aprรจs la synthรจse des formalismes discrets prรฉsentรฉs dans ce chapitre (cf. Tabl.1.3, 1.4 et 1.5).
Pour les approximations MLSet RKM, lโordre de consistance (ou reproduction) est conditionnรฉ par lโordre de dรฉrivabilitรฉ des fonctions de pondรฉration. Par ailleurs, les fonctions de forme sont gรฉnรฉralement non interpolantes, sauf sous certaines conditions, ce qui nรฉcessite dโutiliser de techniques particuliรจres pour permettre dโimposerles conditions aux limites de Dirichlet. Dans le cas dโune rรฉsolution de typeGalerkin, une technique pratique consiste ร coupler avec des รฉlรฉments finis prรจs de la frontiรจre et de mettre en ลuvre une procรฉdure de transition entre les domaines meshfree et รฉlรฉments finis. Une autre technique proposรฉe rรฉcemment pour lโapproximation RKMconsiste ร enrichir les fonctions de forme pour quโelles deviennent interpolantes (sans utiliser les รฉlรฉments finis). Ces deux techniques prรฉsentent lโavantage de ne pas augmenter le nombre de degrรฉs de libertรฉ du systรจme, contrairement ร la technique classique qui consiste ร employer des multiplicateurs de Lagrange.
Lโapproximation polynomiale (mรฉthode PIM), qui peut รชtre considรฉrรฉe comme une gรฉnรฉralisation des รฉlรฉments finis, construit des fonctions de forme interpolantes, ce qui permet dโimposer les conditions aux limites directement aux nลuds. Lโinconvรฉnient est que la dรฉtermination de lโordre de la base polynomiale est en pratique difficile, car variable suivant lโarrangement spatial des nลuds (nombre de nลuds voisins du point dโรฉvaluation et positions).
Les mรฉthodes utilisant des fonctions de bases radiales ร support global (GSRBF) sont intรฉressantes, car elles sont interpolantes et sont en outre faciles ร mettre en ลuvre dans un code numรฉrique. Les mรฉthodes utilisant des fonctions ร support global possรจdent des ordres de convergence รฉlevรฉs, mais en revanche, produisent des matrices de rigiditรฉ pleines ou mal conditionnรฉes, voire non dรฉfinies positives. Elles nรฉcessitent de ce fait lโemploi dโune algorithmique spรฉcifique pour y remรฉdier (mรฉthodes de prรฉ-conditionnement, partition par domaines, etc.). Les mรฉthodes avec fonctions de bases radiales ร support compact (CSRBF) ne prรฉsentent pas les mรชmes inconvรฉnients, mais conduisent gรฉnรฉralement ร une prรฉcision numรฉrique moins รฉlevรฉe. Un moyen possible dโy remรฉdier est dโutiliser un algorithme hiรฉrarchique et/ou de construire des fonctions de forme de type Shepard, modifiรฉes pour atteindre lโordre de consistance recherchรฉ.
Par ailleurs, nous avons implantรฉ dans un mรชme outil de calculs, la plupart des mรฉthodes meshfree prรฉsentรฉes dans ce chapitre. Le second chapitre de ce mรฉmoire est consacrรฉ ร la comparaison des performances numรฉriques (convergence, prรฉcision, etc.) des diffรฉrentes mรฉthodes pour quelques applications standards.
Mise en ลuvre des Mรฉthodes Meshfree
INTRODUCTION
Nous nous sommes attachรฉs au niveau du premier chapitre de ce mรฉmoire, ร faire la synthรจse dโun grand nombre de mรฉthodes meshfree proposรฉes actuellement dans lalittรฉrature. Cette synthรจse en fournissant une รฉcriture commune, visait en fait ร faciliter la mise en ลuvre numรฉrique de ces diffรฉrentes mรฉthodes. Les difficultรฉs pratiques se posant lors de cette mise en ลuvre, quelles soient dโordre algorithmique, ou bien au niveau du choix des techniques les mieux appropriรฉes pour simuler un problรจme donnรฉ, sont ร notre avis souvent insuffisamment traitรฉes dans la littรฉrature. Notre motivation en abordant dans ce chapitre un certain nombre dโaspects pratiques, est de fournir des รฉlรฉments en vue dโune utilisation plus courante des mรฉthodes meshfree. Au niveau de la dรฉmarche, nous avons tout dโabord choisi de prรฉsenter diffรฉrents aspects liรฉs au dรฉveloppement, puis de tester les mรฉthodes prรฉsentรฉes au premier chapitre sur des applications numรฉriques simples permettant ainsi dโรฉvaluer leurs performances numรฉriques et de fournir des รฉlรฉments de comparaison.
Du point de vue du dรฉveloppement, lโune des principales difficultรฉs rรฉside dans la dรฉtermination et รฉventuellement la gestion des domaines dโinfluence des nลuds de la discrรฉtisation. On verra en effet dans les exemples numรฉriques de ce chapitre, que la taille et la forme du domaine dโinfluence sont des paramรจtres essentiels au niveau de la convergence et de la prรฉcision numรฉrique quโil est possible dโatteindre. Par ailleurs, il est gรฉnรฉralement indispensable dโutiliser une technique de recherche rapide des nลuds appartenant aux diffรฉrents domaines dโinfluence. Cโest notamment le cas lorsque la taille du problรจme ร simuler est importante (nombre de nลuds รฉlevรฉ) ou lorsque les domaines dโinfluence peuvent รฉvoluer au cours de la simulation et doivent donc รชtre rรฉguliรจrement rรฉรฉvaluรฉs (exemple : raffinement adaptatif ou nลuds mobiles pour simuler des champs รฉvolutifs avec forts gradients, grandes transformations en formulation lagrangienne rรฉactualisรฉe, etc.).
Du fait que lโon utilise gรฉnรฉralement un formalisme discret pour rรฉsoudre le problรจme aux limites mรฉcanique, un autre choix essentiel concerne la mรฉthode ร adopter pour intรฉgrer numรฉriquement sur le domaine dโรฉtude, les รฉquations de conservation classiques (mouvement, moments, masse, รฉnergie). Pour ce faire, deux mรฉthodes sont gรฉnรฉralement utilisรฉes en pratique :
โข la collocation : les รฉquations sont rรฉsolues au sens fort en intรฉgrant sur un ensemble de points qui coรฏncident en gรฉnรฉral avec les nลuds utilisรฉs pour lโapproximation ;
โข les mรฉthodes de type Galerkin: les รฉquations sont rรฉsolues au sens faible sur un ensemble de points dโintรฉgration ne coรฏncidant pas avec les nลuds.
Mise en ลuvre des Mรฉthodes Meshfree
En pratique, la collocation est souvent utilisรฉe avec les approximations RKM(essentiellement la mรฉthode SPH) et RBF, tandis que les mรฉthodes de type Galerkin sont souvent prรฉfรฉrรฉes pour les approximations MLSet polynomiales.
Enfin, une autre difficultรฉ importante rencontrรฉe lors de la mise en ลuvre pratique des mรฉthodes meshfree, rรฉside dans le traitementdes discontinuitรฉs, celles-ci pouvant รชtre matรฉrielles (contrastes de propriรฉtรฉs physiques et/ou mรฉcaniques) ou numรฉriques (ordres ou mรฉthodes dโapproximation diffรฉrents). Elles peuvent รฉgalement รชtre liรฉes ร une discontinuitรฉ du milieu physique ร modรฉliser (fissures, etc.). Dans le cadre de ce mรฉmoire, ce dernier cas ne sera pas envisagรฉ et nous nous intรฉresseronsuniquement au cas des domaines convexes.
Dans la premiรจre partie de ce chapitre, nous allons tout dโabord rappeler les diverses techniques numรฉriques communes aux mรฉthodes meshfree et relatives aux difficultรฉs รฉnoncรฉes plus avant, ร savoir :
โข la dรฉfinition du domaine dโinfluence dโun nลud donnรฉ : dรฉtermination du rayon ยซ optimal ยป et recherche rapide des nลuds appartenant au domaine ;
โข lโintรฉgration spatiale dans lecadre dโune formulation de type Galerkin : intรฉgration nodale ou par une quadrature de type Gauss-Legendre avec utilisation de grilles ;
โข le traitement des discontinuitรฉs matรฉrielles ou numรฉriques.
Nous prรฉsenterons รฉgalement les techniques numรฉriques plus spรฉcifiques concernant la construction des fonctions de forme dans le cas dโun arrangement nodal singulier. Ces techniques ont initialement รฉtรฉ proposรฉes par Liu et co-auteurs pour la mรฉthode PIM (voir notamment [LIU 03]).
Dans la seconde partie du chapitre, nous prรฉsenterons les rรฉsultatsissus des simulations rรฉalisรฉes pour des problรจmes mรฉcaniques simples, avec les mรฉthodes meshfree prรฉsentรฉes dans le premier chapitre de ce mรฉmoire.
Nous avons fait le choix ici de rendre interpolantes toutes les mรฉthodes MLSet RKMtestรฉes, pour en รฉvaluer les performances. Ce choix est par ailleurs motivรฉ par les applications visรฉes, ร savoir des simulations en transformations finies avec des lois de comportement complexes, simulations fort consommatrices en temps de calcul. Suivant les applications, lโinterpolation sera rรฉalisรฉe soit sur la totalitรฉ du domaine dโรฉtude en utilisant pour ce faire, des fonctions de pondรฉration ou des fonctions de forme modifiรฉes, soit uniquement au niveau des frontiรจres avec conditions aux limites imposรฉes (Dirichlet ou Neumann), en les couplant avec la mรฉthode des รฉlรฉments finis. Dans le cas oรน la solution analytique nโest pas connue pour le test considรฉrรฉ, la mรฉthode des รฉlรฉments finis est utilisรฉe comme rรฉfรฉrence.
Nous avons par ailleurs choisi de ne pas utiliser les mรฉthodes SPH et DEM, la premiรจre constituant en fait un cas particulier de la mรฉthode RKPM, et la seconde, un cas particulier de la mรฉthode EFGM avec dรฉrivรฉes tronquรฉes des fonctions de forme (cf. chapitre 1). De mรชme, nous avons abandonnรฉ les mรฉthodes C-PUM et RBF (raisons รฉvoquรฉes au chapitre 1).
Techniques numรฉriques
TECHNIQUES NUMERIQUES POUR LES METHODES MESHFREE
Domaine dโinfluence et recherche des nลuds voisins
Deux stratรฉgies existent habituellement pour dรฉterminer les domaines dโinfluence pour tous les nลuds dโune discrรฉtisation.
La premiรจre technique consiste ร fixer de maniรจre uniforme les dimensions du domaine dโinfluence des nลuds de la discrรฉtisation. Cette mรฉthode est applicable pour des arrangements nodaux rรฉguliers, dont le pas de discrรฉtisation dans chaque direction spatiale est fixe et connu a priori.
La seconde technique consiste tout dโabord ร dรฉterminer les mnลuds les plus proches dโun point dโรฉvaluation donnรฉ (par exemple un nลud ou un point dโintรฉgration), de maniรจre ร obtenir une matrice des moments non singuliรจre (cf. chapitre 1). Il sโagit ensuite dโaugmenter
รฉventuellement la taille des domaines dโinfluence de ces nลuds voisins, de faรงon ร ce quโils contiennent le point dโรฉvaluation considรฉrรฉ. Cette technique est mieux adaptรฉe lorsque la rรฉpartition des nลuds de la discrรฉtisation est trรจs irrรฉguliรจre. Elle nรฉcessite nรฉanmoins unalgorithme spรฉcifique pour optimiser la recherche des nลuds voisins.
Une approche couramment utilisรฉe en pratique consiste ร subdiviser le domaine dโรฉtude en sous-domaines rectangulaires, appelรฉs ยซ bucketsยป, pour lesquels est dรฉfinie un nombre maximal de nลuds pouvant รชtre contenu ร lโintรฉrieur. Cette limite est dรฉterminรฉe a priori et est fonction de la taille du problรจme et du nombre maximal de nลuds admissibles pour un domaine dโinfluence donnรฉ. On utilise ensuite une procรฉdure rรฉcursive pour dรฉterminer lโensemble des ยซ bucketsยป nรฉcessaires pour couvrir le domaine dโรฉtude et vรฉrifiant la condition sur le nombre limite de nลuds (cf. Tabl. 2.2). Finalement, au lieu de sโeffectuer sur le domaine global, la recherche des nลuds voisins sโeffectue alors simplement sur les ยซ bucketsยป recoupant le domaine dโinfluence en cours de construction.
|
Table des matiรจres
PRINCIPALES NOTATIONSย
INTRODUCTION GENERALE
1. SYNTHESE DES PRINCIPALES METHODES MESHFREE
1.1 INTRODUCTION
1.2 PRINCIPE DE LA PARTITION DE LโUNITE
1.3 METHODES BASEES SUR LโAPPROXIMATION PAR MOINDRES CARRES MOBILES
1.3.1 Principe de lโapproximation MLS
1.3.1.1 Dรฉtermination des fonctions de forme
1.3.1.2 Cas particulier de la mรฉthode meshfree h-p Clouds
1.3.1.3 Fonctions de pondรฉration usuelles
1.3.1.4 Exemples de fonctions de forme MLS
1.3.2 Propriรฉtรฉs des fonctions de forme MLS
1.3.2.1 Consistance
1.3.2.2 Non interpolation et conditionsaux limites de Dirichlet
1.3.2.3 Calcul rapide des dรฉrivรฉes partielles
1.4 METHODES BASEES SUR LโAPPROXIMATION RKM
1.4.1 Formalisme continu et conditions de reproduction
1.4.2 La mรฉthode SPH
1.4.2.1 Introduction
1.4.2.2 Principe
1.4.2.3 Conditions de consistance
1.4.2.4 Approximation des dรฉrivรฉes de la solution
1.4.2.5 Fonctions de lissage usuelles
1.4.3 La mรฉthode RKPM
1.4.3.1 Principe
1.4.3.2 Conditions aux limites essentielles et fonction de dilatation
1.4.3.3 Exemples de fonctions fenรชtres modifiรฉes
1.4.4 La mรฉthode RKI
1.4.5 Dรฉcomposition ยซ multi-รฉchelle ยป pour lโapproximation RKM
1.4.5.1 Principe
1.4.5.2 Analyse en domaine frรฉquentiel
1.4.6 Formalisme continu pour lโapproximation MLS
1.4.7 La mรฉthode MLS/RK
1.4.8 Synthรจse des formalismes continus pour les mรฉthodes MLSet RKM
1.5 METHODE BASEE SUR LA PARTITION DE LโUNITE : LA METHODE C-PUM
1.6 METHODE BASEE SUR LโINTERPOLATION POLYNOMIALE : LA METHODE PIM
1.7 METHODES UTILISANT LES FONCTIONS DE BASES RADIALES
1.7.1 La mรฉthode RPIM
1.7.1.1 Principe de lโinterpolation avec des fonctions de bases radiales ร support global
1.7.1.2 Fonctions de forme RPIM
1.7.1.3 Fonctions GSRBF usuelles
1.7.2 La mรฉthode MLS/RBF
1.7.2.1 Principe de lโinterpolation avec des fonctions de bases radiales ร support compact
1.7.2.2 Fonctions de forme MLS/RBF
1.7.2.3 Fonctions CSRBF usuelles
1.8 CONCLUSIONS ET SYNTHESE DES FORMALISMES MESHFREE
2. MISE EN ลUVRE DES METHODES MESHFREEย
2.1 INTRODUCTION
2.2 TECHNIQUES NUMERIQUES POURLES METHODES MESHFREE
2.2.1 Domaine dโinfluence et recherche des nลuds voisins
2.2.2 Intรฉgration spatiale
2.2.2.1 Quadrature de Gauss – Legendre
2.2.2.2 Intรฉgration nodale
2.2.2.3 Techniques de stabilisation utilisรฉes pour lโintรฉgration nodale
2.2.3 Traitement des discontinuitรฉs
2.2.4 Techniques spรฉcifiques dans le casdโun arrangement nodal singulier
2.3 APPLICATIONS NUMERIQUES
2.3.1 Introduction
2.3.2 Patch Tests linรฉaires
2.3.2.1 Rappel
2.3.2.2 Effet du choix du domaine dโinfluence
2.3.2.3 Influence de lโintรฉgration spatiale
2.3.2.4 Influence de la technique dโinterpolation
2.3.3 Plaque infinie avec un trou circulaire
2.4 CONCLUSIONS
3. MODELE DYNAMIQUE POUR LES MILIEUX POREUX SATURES EN TRANSFORMATIONS FINIES
3.1 INTRODUCTION
3.2 FORMULATION MATHEMATIQUEDU MODELE DYNAMIQUE EN TRANSFORMATIONS FINIES
3.2.1 Hypothรจses gรฉnรฉrales
3.2.2 Equations de conservation endescription eulรฉrienne
3.2.2.1 รquation de conservation de la quantitรฉ de mouvement
3.2.2.2 รquation de conservation de la masse
3.2.2.3 Systรจme dโรฉquations final endescription eulรฉrienne
3.2.3 Equations de conservation endescription lagrangienne
3.2.4 Conditions initiales et aux limites
3.2.4.1 Conditions initiales
3.2.4.2 Conditions aux limites
3.3 LOI DE COMPORTEMENT SOLIDE EN TRANSFORMATIONS FINIES
3.3.1 Introduction
3.3.2 Dรฉcomposition multiplicative du gradient de la transformation
3.3.3 Matรฉriaux hypoรฉlastiques
3.3.3.1 Principe
3.3.3.2 Dรฉrivรฉes objectives usuelles
3.3.3.3 Ecritures incrรฉmentales en description UL
3.3.3.4 Ecriture incrรฉmentaleen description TL
3.3.4 Matรฉriaux hyperรฉlastiques
3.3.4.1 Introduction
3.3.4.2 Hypothรจses gรฉnรฉrales
3.3.4.3 Ecriture en description TL
3.4 FORMULATION VARIATIONNELLE
3.4.1 Principe
3.4.2 Linรฉarisation de lโรฉquation de conservation de la quantitรฉ de mouvement
3.5 DISCRETISATIONS
3.5.1 Discrรฉtisation spatiale sur la configuration initiale
3.5.2 Discrรฉtisation en temps
3.6 RESOLUTION DU PROBLEME NON LINEAIRE
3.7 CONCLUSIONS
4. APPLICATIONS GEOMECANIQUES EN TRANSFORMATIONS FINIESย
4.1 INTRODUCTION
4.2 TESTS MECANIQUES SIMPLES ENTRANSFORMATIONS FINIES
4.2.1 Introduction
4.2.2 Extension bi-axiale
4.2.3 Rotation complรจte
4.2.4 Compression โ extension ร volume constant
4.3 SIMULATIONS GEOMECANIQUES SIMPLES EN TRANSFORMATIONS FINIES
4.3.1 Colonne de sol soumise ร une charge rรฉpartie en surface
4.3.1.1 Cas dynamique drainรฉ
4.3.1.2 Cas statique saturรฉ
4.3.2 Massif de sol drainรฉ soumis ร une charge dynamique en surface
4.4 REPONSE SISMIQUE DU BARRAGE EN TERRE DE ยซ EL INFIERNILLO ยป
4.4.1 Caractรฉristiques et hypothรจsesgรฉnรฉrales des simulations
4.4.1.1 Le barrage
4.4.1.2 Le mouvement dโentrรฉe
4.4.1.3 Caractรฉristiques numรฉriques
4.4.2 Rรฉsultats
4.5 CONCLUSIONS
CONCLUSIONS GENERALES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIEย
ANNEXES
A. APERรU DU LANGAGE C++
B. STRUCTURE DE DONNรES DU LOGICIEL MOVEFREE