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Activités de recherches du Service: Présentation du service: (812k)

Le Service de Mécanique des Matériaux et des Structures de la Faculté Polytechnique de Mons exerce ses activités de recherche dans des domaines aussi variés que la biomécanique, le dimensionnement optimal de structures, la sauvegarde du patrimoine, la semi-rigidité des systèmes de poutres et l'impact des traitements thermiques sur les performances des matériaux.
Quelle que soit la diversité de ces problèmes, tous sont abordés par l'intermédiaire de méthodes numériques. Parmi celles-ci, la modélisation par éléments finis figure en bonne place (ABAQUS, ESA-PT, MATLAB). La complexité des sujets traités nous amène régulièrement à implémenter de manière originale des algorithmes de calcul, afin de pallier les limitations inhérentes à l'emploi des logiciels communément utilisés dans le domaine de la mécanique des structures.
Les quelques exemples qui suivent illustrent la diversité des thèmes abordés et mettent en évidence la corrélation étroite entre simulation et expérimentation. Certains sujets nécessitent en effet l'intervention des techniques expérimentales en vue de valider les résultats obtenus par voie numérique.Parmi les recherches illustrées ci-dessous, plusieurs font en outre l'objet de Travaux de Fin d'Etudes.

Plusieurs thèses de doctorat ont également été réalisées dans le service. De nombreuses collaborations scientifiques et techniques assurent la renommée du Service de Génie Civil et Mécanique des Structures.

Biomécanique : comportement post-opératoire d'un couple os-prothèse

Après la pose d'un implant prothétique, l'os humain réagit par formation osseuse dans les zones où les contraintes augmentent par rapport à la situation physiologique alors que dans les régions où les contraintes ont diminué, des lyses accompagnées de chutes de masse spécifique et de module d'élasticité apparaissent. Par simulation numérique, la prévision du comportement post-opératoire permet d'étudier des modifications de nature de matériau ou de géométrie de la prothèse de manière à retarder le plus possible les lyses osseuses responsables de son descellement.

Queue de prothèse pleine

Les figures montrent la modélisation d'une prothèse de type trapézo-métacarpien, et la comparaison entre une prothèse à queue pleine et une prothèse à queue creuse.

Etude de la stabilité de bâtiments anciens en vue de leur restauration:

Les bâtiments anciens (comme la cathédrale de Tournai ou l'église Saint-Géry de Boussu dont le modèle est montré ci-dessous) présentent parfois des désordres importants dont il faut clairement identifier la cause avant d'entreprendre une restauration. Par réalisation d'un modèle en éléments finis, on a pu montrer que le séisme de 1692 qui a touché la région de Boussu était responsable des fissures observées dans le clocher de l'église. Cette analyse a fait l'objet d'un travail de fin d'études.

Modèle de l'église Saint-Géry de Boussu

Comportement semi-rigide des assemblages dans les structures en bois:

Des structures en bois de forme originale peuvent être réalisées sans avoir nécessairement recours à des techniques élaborées. La coque cylindrique présentée ci-dessous illustre les phases successives d'une étude en cours.

Dispositifs d'essais

Etude expérimentale de coques en planches vissées:

Expérimentation

Dimensionnement séquentiel de structures de poids minimal :

L'ingénieur est régulièrement appelé à dimensionner de manière économique des structures de forme parfois très complexe. Dans cette optique, le recours au computer aided design, avec de puissants moyens de visualisation des résultats, s'avère indispensable. Les algorithmes développés valident automatiquement la structure conformément à une norme prédéfinie et en optimisent le poids.

Carte des coefficients de sécurité des divers éléments d'une structure

Etude de la fragilisation des câbles de précontrainte au sein de leur système d'ancrage :

L' étude par éléments finis des contraintes générées dans les câbles de précontrainte au niveau de leur ancrage vise à mieux comprendre l'apparition des micro-fissures responsables de leur fragilisation . Le but recherché est d'obtenir une amélioration du " rendement " du câble.

Mise en précontrainte sur chantier

Etude par éléments finis

Etude des assemblages de pieds de colonnes:

Dans le secteur de la construction en acier, les ancrages de pieds colonnes par plaque de base figurent parmi les types d'assemblages les plus répandus. Une attention particulière a été accordée aux mécanismes de ruine de ces assemblages, ainsi qu'aux déformations à prendre en compte dans la phase élastique de leur comportement.

Pied de colonne : dispositif d'essai

Collaborations scientifiques et techniques:

	Etude d'édifices historiques: étude de stabilité des charpentes du transept de la Cathétrale Notre Dame de Tournai. Etude des charpentes en béton de la nef de la Cathétrale Notre Dame de Tournai.

	Sculpture monumentale. Dimensionnement de la sculpture " Au grè des Vents " de Michel Delaere, (Novembre 2001).

	Ducasse de Mons. Dimensionnement de la queue en fibres de carbonne du dragon pour le DOUDOU 2002.

	Etude de l'influence de la géométrie de disques diamanté sur la disbrition des efforts dans la tôle lors de la coupe.

	Monitoring et essais sur site: mesures d'incidence, nuisances vibratoires (chantier, charroi,…). Mesures de contraintes. Carottages et prélèvements divers. Monitoring de structures: traitement des données du dispositif métrologique installé à la Cathétrale Notre Dame de Tournai.

	Essais de laboratoires: systèmes de suspente, lignes de vie, qualité des matériaux...

	Contact: Faculté Polytechnique de Mons Génie Civil & Mécanique des Structures Rue du Joncquois, 53 B 7000 – MONS E-mail : guy.guerlement@fpms.ac.be

	Faculté Polytechnique de Mons - Service de Génie Civil et Mécanique des Structures.