Nantilus
Numerical Homogenization and Model Reduction for Transient Heat, Diffusion and coupled Mechanics Problems
Dans cette thèse, des techniques d'homogénéisation numérique efficaces en termes de calcul sont présentées pour les phénomènes de diffusion dans des matériaux hétérogènes. Comme étape préliminaire, une réduction de modèle pour l'équation de diffusion de chaleur transitoire est effectuée à...
Enregistré dans:
| Auteurs principaux : | , , , , , , |
|---|---|
| Collectivités auteurs : | , , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Numerical Homogenization and Model Reduction for Transient Heat, Diffusion and coupled Mechanics Problems / Abdullah Waseem; sous la direction de Laurent Stainier et de Marc Geers et de Thomas Heuzé |
| Publié : |
2020 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
|
| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces : Ecole centrale de Nantes : 2020 Thèse de doctorat : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces : Technische hogeschool (Eindhoven, Pays-Bas) : 2020 |
| Sujets : |
| Résumé : | Dans cette thèse, des techniques d'homogénéisation numérique efficaces en termes de calcul sont présentées pour les phénomènes de diffusion dans des matériaux hétérogènes. Comme étape préliminaire, une réduction de modèle pour l'équation de diffusion de chaleur transitoire est effectuée à la microéchelle en utilisant la synthèse en mode composants, qui fournit une description émergente enrichie-continuum à l échelle macroscopique. Sur la base de la localisation des variables d'enrichissement, soit sur les nœuds d'éléments finis, soit sur les points de quadrature, deux schémas de discrétisation spatiale sont analysés pour le diplacement milieu continu. La formulation du potentiel chimique et des champs de déformation est utilisée, ce qui permet l'utilisation d'éléments finis continus en C0 standard. Le problème de la micro-échelle, qui implique généralement une solution coûteuse du problème de la mécanique de diffusion de masse couplée est maintenant remplacée par un ensemble d'équations différentielles ordinaires grâce à la réduction du modèle. Enfin, une approche alternative de réduction de modèle utilisant la mécanique basée sur les données est explorée. Il repose sur une recherche directe et une interpolation à partir d'une base de données au lieu de la solution d'un problème microscopique. La base de données est construite et stockée en utilisant les calculs microscopiques dans une étape hors ligne. Il fournit également une voie pour étendre la méthode de réduction du modèle proposée au régime non linéaire. In this thesis computationally efficient numerical homogenization techniques are presented for diffusion phenomena in heterogeneous materials. As a preliminary step, a model reduction for the transient heat diffusion equation is performed at the micro-scale using component mode synthesis, which provides an emergent enriched-continuum description at the macro-scale. Based on the location of the enrichmentvariables, either on the finite element nodes or the quadrature points, two spatial discretization schemes are analyzed for the enrichedcontinuum. The proposed model reduction is also extended to the transient mass diffusion coupled to the mechanics with application to lithium-ion batteries. Chemical potential and strain fields formulation is used which allows the use of standard C0-continuous finite elements. The micro-scale problem, which usually involves an expensive solution of the coupled mass diffusionmechanics problem is now replaced by a set of ordinary differential equations through model reduction. Finally, an alternative model reduction approach using data-driven mechanics is explored. It relies on a direct search and interpolation from a database instead of the solution of a microscopic problem. The database is constructed and stored using the microscopic calculations in an offline stage. It also provides a route to extend the proposed model reduction method to the nonlinear regime. |
|---|---|
| Variantes de titre : | Homogénéisation numérique et réduction de modèle pour les problèmes de transfert de chaleur transitoire, de diffusion et de mécanique couplée |
| Notes : | Thèse soutenue en co-tutelle Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes) Partenaire(s) de recherche : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Philip De goey (Président du jury) ; Laurent Stainier, Marc Geers, Thomas Heuzé, Philip De goey, Eduardo de Souza Neto, Fredrik Larsson, Varvara Kouznetsova, Harald Van Brummelen (Membre(s) du jury) ; Eduardo de Souza Neto, Fredrik Larsson (Rapporteur(s)) |
| Configuration requise : | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |