Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Un outil d'aide pour l'ingénieur en calcul des structures a été développé et proposé. Cet outil permet de simuler numériquement de façon plus complète le comportement non linéaire (géométrique et matériel) des structures métalliques, compte tenu de ses imperfections (contraintes et déformations résiduelles internes). Ce rapport contient la stratégie adoptée et les modèles numériques associés. Nous présentons les techniques et algorithmes de résolution les plus prometteuses dans le calcul non linéaire des structures subissant de grands déplacements et de grandes rotations. Les ingrédients de la cinématique des rotations finies et différentielles sont exposés avec le souci de rendre simple la comphésension de cette cinématique par les ingénieurs. La formulation et la validation d'un modèle de poutre 30 et d'un modèle de coques, fondés sur une cinématique "exacte", sont égaiement présentées. Deux applications industrielles sont réalisées dans le but de démontrer l'utilité pratique du modèle proposé. La première consiste à faire l'étude de la résistance post-critique d'un panneau ondulé. La seconde concerne la simulation d'un essai ROPS (Roll-Over Protective Structure) d'un camion forestier en tenant compte des contraintes et déformations résiduelles. Comparés aux solutions de référence: les résultats numériques obtenus sont très satisfaisants et révèlent la robustesse des logiciels développés.

An engineering aided-tool for structural computations has been developed and proposed. This tool allows the complete (total) numerical simulation of the nonlinear behavior (geometrical and material nonlinearities) of metallic structures, taking into account their imperfections (residual stresses and deformations). This report presents the strategy and the models associated with the proposed tool. Herein are presented promising algorithms and techniques for nonlinear computations of structures subjected to large displacements and large rotations. The kinematic of hite and differential rotations are (re)developed with the concern of easier understanding by structural engineers. The formulation and then the validation of 3D beam and shell models, based on the so-called "exact" kinematics, are also presented. In order to illustrate the practical features of the proposed tool, two industrial applications are considered. The first one consists of studying the post-critic resistance of an ondulated panel. The second one concerns the simulation of ROPS (Roll-Over Protective Structure) test of a ranger truck taking into account residual stresses and deformations. The results are very satisfying and shows the robustness of the developed software.