Un parcours de recherche multidisciplinaire en mécanique: Analyse des forces de la houle et optimisation d'une plate-forme pétrolière Calcul de branches bifurquées par la méthode asymptotique numérique La méthode polaire en analyse, identification et conception par algorithme génétique des stratifiés - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2002

A multidisciplinary research track in mechanics: Analysis of wave forces and optimization of an offshore platform Computation of bifurcated branches by the asymptotic numerical method The polar method in analysis, identification and design of laminates by genetic algorithm

Un parcours de recherche multidisciplinaire en mécanique: Analyse des forces de la houle et optimisation d'une plate-forme pétrolière Calcul de branches bifurquées par la méthode asymptotique numérique La méthode polaire en analyse, identification et conception par algorithme génétique des stratifiés

Paolo Vannucci
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 963509

Résumé

This report is a synthesis of ten years of researches in different domains of mechanics, and it is composed of three principal parts. The first one concerns the PhD researches on the optimisation of the hull of an offshore platform of TLP type. The two themes dealt with in the research are briefly presented: the simplification of the diffraction exact solutions for the computing wave forces and the procedure for the determination of the minimal weight hull's dimensions. The second part concerns a research in the field of non-linear mechanics: the use of the Asymptotic Numerical Method (ANM) for the detection of equilibrium bifurcation points of an elastic structure and for the following of the post-critical equilibrium branches. After a brief recall of the ANM, the theoretical formulation of the research is presented, along with some numerical examples and a discussion of the results. The third part concerns a series of researches in the domain of composite materials mechanics. The common feature of these researches is the use of the polar method in analysis, design and identification of laminates. After a detailed presentation of the polar method, the researches made in this field are divided into four main parts. Chapter 8 deals with uncoupled and quasi-homogeneous laminates, and namely it puts in evidence the discovery of quasi-trivial solutions and their properties. The design of partially or fully isotropic laminates is also concerned, as well as that of laminates composed of square symmetric plies. The feature of all these studies is the entirely theoretical approach, with the discovery of exact solutions for each one of the mentioned problems. Chapter 9 presents a new unified formulation, under the form of a classical problem of non-convex structural optimisation, of several laminate design problems, while chapter 10 deals with a new genetic algorithm, BIANCA, for laminates design and optimisation. Still in this domain, chapter 11 shows a theoretical and numerical study on the sensitivity of certain solutions to layer orientation errors. Chapter 12 concerns the discovery of a particular type of plane orthotropy, named R0-orthotropy, whose rather singular characteristics are put in light, along with the way to obtain such plies and its advantages. Finally, chapter 13 is about the use of the polar method in composite elastic and strength properties identification.
Ce document est la synthèse d'un parcours de recherche en mécanique étalé sur plus de dix ans et intéressant différents secteurs de la mécanique. La thèse se compose de trois parties principales. La première partie concerne les activités rattachées à la thèse de doctorat, portant sur l'optimisation des dimensions de la coque d'une plate-forme pétrolière de type TLP. Les deux thèmes traités dans la recherche sont rapidement présentés: la simplification des solutions pour le calcul des actions de la houle en théorie de la diffraction et la mise au point du procédé pour la détermination des dimensions de la coque de poids minimal. La deuxième partie porte sur une recherche de mécanique non linéaire: l'application de la Méthode Asymptotique Numérique (MAN) à la détection des points de bifurcation de l'équilibre d'une structure élastique et au suivi des branches de réponse post-critique. Après un bref rappel de la MAN, on montre la formulation théorique de la recherche et des exemples numériques traités, avec une discussion des résultats obtenus. La troisième partie concerne une série de travaux dans le domaine des matériaux composites, ayant pour fil conducteur l'utilisation de la méthode polaire en analyse, conception et identification des stratifiés en composite. Après une présentation détaillée et complète de la méthode polaire, les recherches développées dans ce domaine sont présentées, en les distinguant en quatre parties. Le chapitre 8 porte sur les stratifiés découplés ou quasi-homogènes, dont on met en évidence la découverte des solutions de type quasi-trivial, en soulignant leurs propriétés. Ensuite, on aborde la conception de stratifiés isotropes, totalement ou en partie, ainsi que celle des stratifiés formés de couches à symétrie carrée. Le point commun à ces travaux est l'approche entièrement analytique, qui a permis de dégager des solutions exactes pour chacun des problèmes cités. Dans le chapitre 9 on présente une formulation unique, sous forme d'un problème classique de l'optimisation structurale non convexe, d'un grand nombre de problèmes de conception des stratifiés, tandis que le chapitre 10 porte sur la mise au point d'un algorithme génétique de nouvelle conception, BIANCA, pour la conception et optimisation des stratifiés. Toujours en thème d'optimisation, le chapitre 11 porte sur une étude, théorique et numérique, de sensibilité de certaines solutions aux défauts d'orientation des couches. Le chapitre 12 concerne la découverte d'un cas particulier d'orthotropie plane, dite orthotropie R0, dont les caractéristiques assez singulières seront mises en évidence, ainsi que la façon d'obtenir un tel type de lamina et l'intérêt à son utilisation. Finalement, le dernier chapitre concerne certaines applications de la méthode polaire à l'identification des propriétés élastiques et de rupture des composites.
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Dates et versions

tel-00625958 , version 1 (23-09-2011)

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  • HAL Id : tel-00625958 , version 1

Citer

Paolo Vannucci. Un parcours de recherche multidisciplinaire en mécanique: Analyse des forces de la houle et optimisation d'une plate-forme pétrolière Calcul de branches bifurquées par la méthode asymptotique numérique La méthode polaire en analyse, identification et conception par algorithme génétique des stratifiés. Mécanique [physics.med-ph]. Université de Bourgogne, 2002. ⟨tel-00625958⟩
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