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Two-parameter approach (K[rhô]-T[rhô]) : constraint effects in structural with notches
No full textL'importance de l'approche globale à deux paramètres dans l'analyse de mécanique linéaire élastique de la rupture est de plus en plus reconnue pour des évaluations de fracture dans des applications d'ingénierie. La considération du deuxième paramètre, à savoir la contrainte élastique T, ou T-stress en anglais, permet d'évaluer le niveau de confinement à la pointe de la fissure où d'entaille. Il est important de fournir des solutions de la contrainte T pour une pratique géométrie pour employer la mécanique de la rupture à base de contrainte de confinement. Dans la présente recherche, nous fournissant des solutions de la contrainte T pour une entaille en forme de U dans le cas de quatre éprouvettes : CT, DCB, SENT et Tuile Romaine. L'entaille en forme de U est analysée utilisant la méthode d'élément finie par le code de calcul Castem 2000 pour déterminer la distribution de contraintes à la pointe de l'entaille et le long du ligement. Le rapport du profondeur du défaut sur l'épaisseur a été varié : a/w = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 et 0.7. Le rayon de l'acuité de l'entaille a été fixé pour toute la géométrie à 0.25 mm. Contrairement aux fissures, il a été trouvé que la contrainte T n'est pas constante et dépend de la distance de la pointe de l'entaille. Pour évaluer cette contrainte dans le cas d'une entaille, une nouvelle méthode, à savoir, la méthode de ligne, inspirée de l'approche de méthode volumétrique proposée par pluvinage a été développée. La méthode est basée sur la détermination d'une contrainte moyenne T sur une distance effective en avant de la pointe de l'entaille. Ainsi, l'approche à deux paramètres a été adoptée pour la mécanique de la rupture à deux paramètres pour les entailles en termes du Facteur d'Intensité de Contraintes d'entaille Kpc et la contrainte moyenne (effective) Teff. La courbe de transférabilité de ténacité à la rupture (Kpc -Teff) dans l'acier de pipeline X52 a été établi. Cette approche a été utilisée avec succès pour évaluer quantitativement le champ des confinements à la pointe de l'entaille pour des différentes géométries et conditions de chargementsThe importance of the two-parameter approach in linear eleastic fracture mechanics analysis is increasingly being recognized for fracture assessments in engineering applications. The consideration of the second parameter, namely, the elastic T-stress, allows estimating the level of constraint at a crack or notch tip. It is important to provide T-stress solutions for practical geometries in order to employ the constraint-based fracture mechanics methodology. In the present research, T-stress solutions are provided for a U-shaped notch in the case of four specimens : CT, DCB, SENT and Romain Tile. The U-shaped notch is analyzed using the finite element method by the commercial Castem 2000 software to determine the stress distribution ahead of the notch tip. The notch aspect ratio was varied : a/w = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 and 0.7. The notch-tip radius was fixed for all geometries and equal 0.25 mm. In contrast to a crack, it was found that the T-stress is not constant and depends on distance from the notch-tip. To estimate the T-stress in the case of a notch, a novel method, namely, method of line, inspired from the volumetric effective distance ahead of the notch tip. The effective distance corresponds to the point with a minimum of the stress gradient in the fracture process zone. Thus, the two-parameter approach was adopted for the notch two-parameter fracture mechanics in terms of the notch stress intensity factor Kpc and the effective (average) T-stress, Teff. Fracture toughness transferability curve (Kpc-Teff) of X52 pipe steels has been established. This approach was successfully used to quantify the constraints of notch-tip fields for various geometries and loading conditions. Moreoveer, the proposed T-stress estimation creates a basis to analyse the crack path under mixed mode loading from viewpoint of the two-parameter fracture mechanic
Study of defects influence on fracture of pipes under an internal pressure
No full textLe but de ce travail est l étude de la nocivité des défauts dans les tuyaux soumis à une pression interne. Nous nous intéressons aux problèmes des entailles externes semi-elliptiques dans des coques cylindriques. L étude, menée dans le cadre de l application de la mécanique de rupture, est abordée par une approche expérimentale et une approche numérique par éléments finis. Une étude expérimentale, est réalisée à l aide de maquettes, conçues selon les recommandations CODAP. Celles-ci, munies de défauts circonférentiel et longitudinal, sont instrumentées par des jauges extensométriques. La ténacité du matériau est déterminée par l essai Charpy. L étude numérique, des domaines élastique et élastoplastique, est basée sur l utilisation d un bloc d entaille développé et calibré pour les coques cylindriques. Dans le domaine élastique, aussi bien pour les entailles axisymétriques que semi-elliptiques, nous avons calculé les Facteurs d Intensité de Contraintes en fonction des paramètres géométriques des coques et des entailles. Les résultats sont comparés aux résultats existants dans la littérature. Dans le domaine élastoplastique, la méthode volumétrique est utilisée pour déterminer le Facteur d Intensité de Contraintes d entailles, pour une entaille longitudinale et circonférentielle. Le calcul de la contrainte T, par éléments finis, dans le cas de défauts longitudinal et circonférentiel, montre que cette contrainte est de compression, justifiant physiquement une propagation stableThe aim of work is the study of pipes with hazardous defects under internal pressure. The problems semi-elliptic external notches in cylindrical shells are considered. The study is undertaken within the frame of fracture mechanics approaches both an experimental and numerical with using the finite elements method. The experimental study is curried out on the model pipe-like specimens, which were designed according to the CODAP recommendations. The measurement of local deformation around the notch area both circumferential and longitudinal direction was done by the gauge-extensometers. The fracture toughness of material was received from the Charpy tests. The numerical study is devoted to determination of the elastic and elastic-plastic stress fields at the notches in cylindrical shells. For case of elastic field, the stress intensity factors were calculated for the axes-symmetric and semi-elliptic notches according to their geometrical parameters and size of shells. The received results have been compared with the existed data in literature. For case of elastic-plastic field, the volumetric method is used to determine the notch stress intensity factor at the bottom of the longitudinal and circumferential notches. The calculation of the T-stress by finite elements method showed that this stress is stress of compression in the case both longitudinal and circumferential defect
Transportation and storage of petroleum derivatives : damage of pipes by sand erosion and hydrogen
No full textDans cette thèse, nous avons traité l’endommagement local des pipes en acier API 5L X52, par impact de sable et par hydrogène. L’érosion se produit par la projection du corindon (Al2O3), d’une taille moyenne de grains comprise entre 300 et 400um. Les variables sont le temps de sablage (compris entre 1 et 8 heures) et le rayon d’entaille d’éprouvette (0.25 à 1 mm). L’effet d’érosion est caractérisé par : perte de masse, volume érodé, évolution des paramètres d’entaille, analyse des contraintes résiduelles et microdureté HV. Nous avons constaté que plus le temps de sablage et le rayon d’entaille sont grands, plus l’endommagement est important. Les contraintes résiduelles introduites par sablage jouent un rôle important sur la résistance du matériau. La deuxième partie concerne l’endommagement des pipes par la présence de l’hydrogène. Des essais ont été réalisés à un potentiel constant de -1Vsce et dans une solution électrolytique standard : NS4 (Natural Soil 4). La quantité et la concentration d’hydrogène absorbée ont été évaluées. En réalisant différents essais mécaniques : Traction, Charpy et fatigue, nous avons déterminé l’influence du sablage et de l’hydrogène sur les propriétés mécaniques des pipes. Les résultats montrent que le sablage améliore l’élongation à la rupture et la durée de vie du pipe ; par contre, l’hydrogène les réduit puisque il pénètre dans l’acier et change le mécanisme de rupture. L’évolution de la microstructure du matériau et le mode de rupture ont été observé par microscope à balayage. la réduction de la taille des grains de l’acier, au fond d’entaille sablée, est le signe d’une forte déformation plastique. Les fissures dans l’acier, chargé en hydrogène, se propagent en suivant le chemin de la porosité. Enfin, la nocivité d’entaille, sous sablage et sous hydrogène, a été étudiée par le Diagramme Intégrité Rupture Modifié. Nous avons montré que l’entaille, d’une profondeur de 20% de l’épaisseur du pipe, reste sans dangerosité, mais la fragilisation par la présence de l’hydrogène diminue les facteurs de sécurité et de sûreté d’environ 7%In this thesis, we have treated the local damage of pipes, with API 5L X52 steel, by impact of sand and hydrogen. The erosion occurs by the projection of corundum (Al2O3), with an average grain size between 300 and 400μm. The variables are the sanding time (between 1 and 8 hours) and the specimen notch radius (0.25 to 1 mm). The effect of erosion is characterized by: mass loss, eroded volume, evolution of notch parameters, residual stress analysis and microhardness HV. We noticed that longer the sanding time and larger the notch radius, more significant is the damage. Residual stresses introduced by sandblasting play an important role on the material resistance. The second part concerns the damage of pipes by the presence of hydrogen. Tests were carried out at a constant potential of -1Vsce, and in a standard electrolytic solution: NS4 (Natural Soil 4). The quantity and the concentration of absorbed hydrogen were evaluated. By performing different mechanical tests: Tensile, Charpy and fatigue, we determined the influence of sandblasting and hydrogen on the mechanical properties of pipes. The results indicate that the sandblasting improves the elongation at fracture and the lifetime of pipe, but on the other side, hydrogen reduces them because "he" penetrates into the steel and changes the failure mechanism. The evolution of material microstructure and fracture mode were observed by scanning electron microscope. The decrease in steel grains size, at the sandblasted notch tip, is a sign of large plastic deformation. The cracks in steel, charged with hydrogen, propagate along the porosity path. Finally, the harmfulness of notch, under sandblasting and hydrogen, was studied by the Modified Failure Assessment Diagram. We have shown that the notch with a depth of 20% of the pipe thickness isn’t dangerous, but the brittleness caused by the presence of hydrogen reduces the safety and security factors about 7
Damage by Fatigue and Lifetime Prediction of Welded box
No full textLe chapitre 9 de L'Eurocode 3 est le moyen le plus utilisé par les ingénieurs pour prédire la durée de vie des joints soudés, mais ce code ne donne qu'une seule courbe de résistance en fatigue pour chaque type de joint soudé, quel que soit l'acier utilisé. La résistance à la fatigue des assemblages soudés est particulièrement sensible à la géométrie du cordon déposé, ainsi qu'aux champs de contraintes introduits, soit par le procédé de soudage, soit par les défauts microscopiques inclus dans le soudage. Nous avons donc besoin d'une méthode locale telle la méthode volumétrique, qui a donné de bons résultats en fatigue, pour déterminer la contrainte effective dans la zone plastifiée à côté du cordon de soudure. Une étude numérique est réalisée sur un caisson soudé. La distribution et le gradient de contrainte permettent de calculer la contrainte effective. Les résultats numériques, comparés aux résultats expérimentaux, ont validé la méthode volumétrique sur ce type de structures soudéesThe Chapter 9 of Eurocode 3 is one of the most widely adapted codes for fatigue life prediction of welded joints, the drawback of this code being the single curve fatigue strength for each type of welded joint produced regardless of the type of steel used. The fatigue strength of welded joints is particularly sensitive to the geometry of the weld bead and the stress fields which could potentially be introduced by the welding process or by other microscopic defects introduced by the welding. In this study the volumetric method, which has proven its validity in the study of fatigue, has been used to determine the effective stress in the plastic zone near the weld bead. Numerical simulations have been performed on a welded box to determine the stress distribution and gradient which would allow proper calculation of the effective stress. Both numerical simulations and experimental results support the validity of the volumetric method for such type of welded structure
Endommagement du verre dû à l’indentation et à l’impact
No full textDans une première partie de cette thèse, l’indentation du verre par des sphères rigides a été analysée numériquement. Un modèle d’endommagement continu anisotrope a été implanté dans un code de calculs par éléments finis pour étudier l’endommagement du verre. Trois zones ont été mises en évidence : la première est liée à la fissure conique, la deuxième à la fissure médiane et la troisième à la déformation permanente. Les directions des fissures prédites via le critère de densité d’énergie minimale ont été trouvées en très bon accord avec ceux déterminées expérimentalement dans la littérature. Le modèle utilisé dans l’analyse statique a été étendu aux cas dynamiques dans une deuxième partie de cette thèse. Une attention particulière a été portée sur la fissure conique. Un modèle d’endommagement simplifié (seulement gouverné par la contrainte principale maximale) couplé à la technique de désactivation des éléments a été utilisé pour suivre la propagation de la fissureconique sans présumer du site d’initiation. Dans une dernière partie de cette thèse, le phénomène d’érosion du verre a été étudié expérimentalement (par sablage) et numériquement. Le modèle implanté a été utilisé pour expliquer les observations expérimentales, en particulier la dépendance de l’enlèvement de matière vis-à-vis de la taille des projectiles, la distance inter-projectiles, la vitesse d’impact, l’angle d’impact et le nombre d’impacts. En modélisant plusieurs tailles et vitesse de projectiles en accord avec les paramètres expérimentaux connus, la simulation numérique d’un seul impact a prédit une quantité de matière enlevée en très bon accord avec celui mesuré expérimentalement par profilométrie.In a first part of this thesis, the indentation of glass bulk was numerically analyzed using small-sized rigid spheres loaded normally. An anisotropic continuum damage mechanics (CDM) model was implemented into a finite element program to study the damage pattern in glass. The CDM-based model pointed out three explicit sites for damage initiation: the first for cone crack, the second for median crack and the third for permanent deformation. The directions of crack propagation predicted via the criterion of minimum strain energy density were found in very good agreement with those experimentally obtained in the literature. The CDM framework used in the static modeling was extended to the dynamic cases in a second part of this thesis. A particular attention was paid to the cone crack pattern. A simplified CDM-based model (only governed by the maximum principal stress) coupled with the vanishing element technique was employed to follow the cone crack propagation without presuming the initiation site. In the last part of this thesis, the phenomenon of glass erosion was studied from experimental (sandblasting) and numerical approaches. The implemented CDMbased model was used to explain the experimental observations, especially the dependence of material removal on projectile size, inter-projectile spacing, velocity, angle and number of impacts. By modeling various projectile sizes and velocities according to those used in the experiments, the numerical simulation of a single impact predicted an amount of material removal in very good agreement with that measured experimentally using a profilometer
Mechanical property characterization of a steel for the Transport of dense phase CO2
No full textLe Piégeage et le Stockage du dioxyde de Carbone (PSC) est reconnu comme ayant un rôle important dans la lutte contre le changement climatique et la réduction d’émissions de dioxyde de carbone (CO2). Ce processus consiste à capturer le CO2 des sources anthropiques, et le transporter vers des sites de stockage appropriés. Le transport de telles quantités de CO2 entraîne de nouveaux défis pour les concepteurs et les opérateurs des gazoducs. Parmi ces défis, nous citons : le comportement de phase du CO2, la température atteinte lors de la décompression, la présence des différentes impuretés et la pression de service très élevée. Malgré l’enjeu important, et contrairement au gazoduc de transport de gaz naturel et de pétrole, peu d’études ont été consacrées à la sûreté et la rentabilité des gazoducs de transport du CO2. À l’égard de ces défis industriels, cette étude a été menée pour identifier et comprendre les mécanismes de rupture des gazoducs, à haute pression, transportant du CO2 supercritique. Ce travail a engagé la mise au point d’une nouvelle approche qui anticipe l’éclatement du gazoduc. Pour répondre à cette problématique, nous avons utilisé en premier lieu une approche théorique basée sur les fondamentaux de la Mécanique de la Rupture. En second lieu, et en conjonction avec la méthode des éléments finis, nous avons développé un outil numérique robuste. L’ultime objectif de ces travaux de recherche est d’enrichir les codes de dimensionnement des gazoducs, souvent restreints au transport de gaz naturel et au matériau à faible ténacité. De plus, cette thèse apporte une large base de données d’essais de ténacité à basse température liés à des séries d’analyses par éléments finis sous le code de calcul Abaqus 12.6. La finalité de notre recherche réside dans la proposition d’une méthodologie complète d’évaluation des risques d’éclatement des gazoducs en fonction du matériau et de la nature du fluide transportéCapture, transport, and storage of Carbon dioxide are well-known applications for their key role in the field of climate change and reduction of CO2 emissions. This process involves the use of some particular technologies, not only to collect and concentrate the CO2 emitted by the anthropogenic sources but also to transport it to a suitable storage location. The transport of such a big quantity of CO2 creates new challenges for designers and pipeline operators. For instance, CO2 phase behavior, the temperature reached during the decompression phase, the presence of various impurities as well as the high operating pressure. Contrary to natural gas and oil transportation structures, a very few studies have raised the issue of the integrity of CO2 pipeline. In order to meet the industry needs particularly in this CO2 integrity application, the present research was conducted to identify and to better comprehend pipeline failure mechanisms at high pressures. This work includes the development of a new numerical approach about running ductile fracture arrest for high pressure gas pipeline. To address this issue, we have initially used a theoretical approach based on the fundamental knowledge of Fracture Mechanics. Based on the crack-tip opening angle (CTOA) fracture criterion and the finite element method along with the node release technique, a new two-curve method (TCM) was proposed for the prediction of gas pipelines’ crack arrestability. The results of this newly developed method were discussed and compared to those obtained by using other methods commonly employed in the Fracture mechanics, for instance, Battelle-TCM, HLP and HLP-Sumitomo metho
Prise en compte de l'endommagement mécanique et chimique dans le cas de surcharges mécaniques et thermiques en fatigue oligocyclique à chaud
No full textNot availableEtude du comportement en fatigue oligocyclique à 560° C et 650° C de deux aciers alliés (pm20 et nf30). Description d'une nouvelle fonction d'endommagement. Application des modèles d'endommagement déjà établis à l'étude expérimentale. Influence de l'oxydation sur les essais de fatigue et sur l'endommagement (en particulier amorçage des fissures
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
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