Analyse des interactions fluide-structure sous contraintes thermiques

Abstract

Le comportement dynamique d’une structure est influencé par le milieu où elle se trouve, parmi les milieux qui sollicitent le plus la structure, on a le contact avec le fluide et le chargement thermique. Le présent travail étudie une plaque sandwich immergée dans un fluide avec une surface à l’air libre, soumise à une contrainte thermique. La modélisation de la plaque est faite par un modèle de troisième ordre développé par Reddy TSDT (Third Order Shear Déformation Theory), tandis que la fonction potentielle de vitesse de l’équation de Bernoulli est employée pour obtenir la pression du fluide appliquée sur la surface libre de la plaque. La théorie des couches thermiques TLT (Thermal Layers Theory) est utilisée pour transformer le problème thermique tridimensionnel à un problème bidimensionnel. Ensuite, un élément-p rectangulaire à quatre noeuds aux sommets et quatre côtés est utilisé pour modéliser la structure, le fluide et la conduction thermique. Dans la partie structure, les fonctions de formes utilisées sont trigonométrique de type C0 pour les déplacements membranaires et les rotations, et de type C1 pour les déplacements flexionnels. Dans la partie fluide-structure, seules les fonctions de formes de type C1 sont nécessaires pour modéliser les vitesses flexionnels, la partie thermique est modélisée par des fonctions de forme trigonométriques de types C0 où les degrés de liberté aux noeuds sont la température, le gradient de température et la courbure de la température. L’étude thermo-élastique permet de déterminer les déplacements de la plaque immergée par la méthode de Newmark. Finalement, une étude de convergence de notre code de calcul élaboré est faite, les résultats trouvés sont validés avec ceux trouvés dans la littérature, différentes études paramétriques sont faites pour les plaques sandwich dans différents problèmes (structure, interaction fluide-structure, thermique et thermo-élaqtique).