2. Solution de référence#

2.1. Méthode de calcul#

Cas 2D

Le coefficient de Poisson \(\nu\) étant nul, la solution s’écrit indépendamment suivant la direction \(x\) et la direction \(y\) .

En négligeant la pesanteur, l’équation s’écrit (en contraintes totales):

\(\text{Div}(\sigma )=0\)

Étant dans le cas élastique, on a \(\sigma =Eϵ\) , soit finalement \(\text{Div}(ϵ)=0\) .

Selon \(x\) , \(\frac{\partial {ϵ}_{xx}}{\partial x}=0\) d’où:

  • les déplacements au dessus de l’interface s’écrivent \({u}_{x}(x,y)=\frac{-0.01\ast x}{\mathit{LX}}\ast (\mathit{LY}-y)\)

  • les déplacements en dessous de l’interface s’écrivent \({u}_{x}(x,y)={f}_{x}(x,y)\ast \frac{x}{\mathit{LX}}\)

Selon \(y\) , les déplacements sont imposés partout donc:

  • les déplacements au dessus de l’interface s’écrivent \({u}_{y}(x,y)={f}_{y}(x,y)\)

  • les déplacements au dessous de l’interface s’écrivent \({u}_{y}(x,y)={f}_{y}(x,y)\)

Cas 3D

Le coefficient de Poisson \(\nu\) étant nul, la solution s’écrit indépendamment suivant la direction \(x\) , la direction \(y\) et la direction \(z\) .

En négligeant la pesanteur, l’équation s’écrit (en contraintes totales):

\(\text{Div}(\sigma )=0\)

Étant dans le cas élastique, on a \(\sigma =Eϵ\) , soit finalement \(\text{Div}(ϵ)=0\) .

Selon \(x\) , \(\frac{\partial {ϵ}_{xx}}{\partial x}=0\) d’où:

  • les déplacements au dessus de l’interface s’écrivent \({u}_{x}(x,y,z)={f}_{x}(x,y,z)\ast \frac{x}{\mathit{LX}}\)

  • les déplacements en dessous de l’interface s’écrivent \({u}_{x}(x,y,z)={f}_{x}(x,y,z)\ast \frac{x}{\mathit{LX}}\)

Selon \(z\) , les déplacements sont imposés partout donc:

  • les déplacements au dessus de l’interface s’écrivent \({u}_{z}(x,y,z)={f}_{z}(x,y,z)\)

  • les déplacements au dessous de l’interface s’écrivent \({u}_{z}(x,y,z)={f}_{z}(x,y,z)\)

Selon \(y\) , les déplacements sont nuls partout.

2.2. Grandeurs et résultats de référence#

On teste les déplacements au dessus et en dessous de l’interface.

2.2.1. En 2D#

Dans la modélisation A (linéaire) \({f}_{x}(x,y)=\lbrace \begin{array}{c}0.01\ast y\mathit{si}Y<{L}_{d}\\ -0.01\ast (\mathit{LY}-y)\mathit{si}Y>{L}_{d}\end{array}\)

Dans la modélisation B (quadratique) \({f}_{x}(x,y)=\lbrace \begin{array}{c}0.01\ast {y}^{2}\mathit{si}Y<{L}_{d}\\ -0.01\ast {(\mathit{LY}-y)}^{2}\mathit{si}Y>{L}_{d}\end{array}\)

avec \(\mathit{LX}=\mathrm{1m},\mathit{LY}=\mathrm{5m}\) et \({f}_{y}(x,y)=\lbrace \begin{array}{c}-0.01\ast y\mathit{si}Y<{L}_{d}\\ 0.01\ast (\mathit{LY}-y)\mathit{si}Y>{L}_{d}\end{array}\)

Selon \(x\) :

  • les déplacements au dessus de l’interface s’écrivent \({u}_{x}(x,y)=\frac{-0.01\ast x}{\mathit{LX}}\ast (\mathit{LY}-y)\)

  • les déplacements en dessous de l’interface s’écrivent \({u}_{x}(x,y)={f}_{x}(x,y)\ast \frac{x}{\mathit{LX}}\)

Selon \(y\) , les déplacements sont imposés partout donc:

  • les déplacements au dessus de l’interface s’écrivent \({u}_{y}(x,y)={f}_{y}(x,y)\)

  • les déplacements au dessous de l’interface s’écrivent \({u}_{y}(x,y)={f}_{y}(x,y)\)

Pour la modélisation A , \(Y={L}_{d}=\frac{13\ast \mathit{LY}}{25}\) .

On teste le déplacement selon \(y\) des deux nœuds de l’interface respectivement sur la lèvre inférieure et supérieure de la fissure.

Grandeurs testées

Type de référence

Valeur de référence

DY (en dessous)

“ANALYTIQUE”

-2.6E-02

DY (au dessus)

“ANALYTIQUE”

2.4E-02

On teste également le déplacement selon \(x\) des deux nœuds de l’interface respectivement sur la lèvre inférieure et supérieure de la fissure en \(x=\mathrm{1m}\) .

Grandeurs testées

Type de référence

Valeur de référence

DX(en dessous)

“ANALYTIQUE”

2.6E-02

DX(audessus)

“ANALYTIQUE”

-2.4E-02

Pour la modélisation B , \(Y={L}_{d}=\frac{13\ast \mathit{LY}}{25}\) .

On teste le déplacement selon \(y\) des deux nœuds de l’interface respectivement sur la lèvre inférieure et supérieure de la fissure.

Grandeurs testées

Type de référence

Valeur de référence

DY (en dessous)

“ANALYTIQUE”

-2.6E-02

DY (au dessus)

“ANALYTIQUE”

2.4E-02

On teste également le déplacement selon \(x\) des deux nœuds de l’interface respectivement sur la lèvre inférieure et supérieure de la fissure en \(x=\mathrm{1m}\) .

Grandeurs testées

Type de référence

Valeur de référence

DX(en dessous)

“ANALYTIQUE”

6.76E-02

DX(audessus)

“ANALYTIQUE”

-5.76E-02

2.2.2. En 3D#

Dans la modélisation C (linéaire) \({f}_{x}(x,y,z)=\lbrace \begin{array}{c}0.01\ast z\mathit{si}Z<{L}_{d}\\ -0.01\ast (\mathit{LZ}-z)\mathit{si}Z>{L}_{d}\end{array}\)

Dans la modélisation D (quadratique) \({f}_{x}(x,y,z)=\lbrace \begin{array}{c}0.01\ast {z}^{2}\mathit{si}Z<{L}_{d}\\ -0.01\ast {(\mathit{LZ}-z)}^{2}\mathit{si}Z>{L}_{d}\end{array}\)

avec \(\mathit{LX}=\mathrm{1m},\mathit{LY}=\mathrm{1m},\mathit{LZ}=\mathrm{5m}\) et \({f}_{z}(x,y,z)=\lbrace \begin{array}{c}-0.01\ast z\mathit{si}Z<{L}_{d}\\ 0.01\ast (\mathit{LZ}-z)\mathit{si}Z>{L}_{d}\end{array}\) .

Selon \(x\) :

  • les déplacements au dessus de l’interface s’écrivent \({u}_{x}(x,y,z)={f}_{x}(x,y,z)\ast \frac{x}{\mathit{LX}}\)

  • les déplacements en dessous de l’interface s’écrivent \({u}_{x}(x,y,z)={f}_{x}(x,y,z)\ast \frac{x}{\mathit{LX}}\)

Selon \(z\) , les déplacements sont imposés partout donc:

  • les déplacements au dessus de l’interface s’écrivent \({u}_{z}(x,y,z)={f}_{z}(x,y,z)\)

  • les déplacements au dessous de l’interface s’écrivent \({u}_{z}(x,y,z)={f}_{z}(x,y,z)\)

Selon \(y\) , les déplacements sont nuls partout.

Pour la modélisation C , \(Z={L}_{d}=\frac{2\ast \mathit{LZ}}{5}\) .

On teste le déplacement selon \(z\) des deux nœuds de l’interface respectivement sur la lèvre inférieure et supérieure de la fissure.

Grandeurs testées

Type de référence

Valeur de référence

DZ (en dessous)

“ANALYTIQUE”

-2.0E-02

DZ (au dessus)

“ANALYTIQUE”

3.0E-02

On teste également le déplacement selon \(x\) des deux nœuds de l’interface respectivement sur la lèvre inférieure et supérieure de la fissure en \(x=\mathrm{1m}\) .

Grandeurs testées

Type de référence

Valeur de référence

DX(en dessous)

“ANALYTIQUE”

2.0E-02

DX(audessus)

“ANALYTIQUE”

-3.0E-02

Pour la modélisation D , \(Z={L}_{d}=\frac{\mathit{LZ}}{2}\) .

On teste le déplacement selon \(z\) des deux nœuds de l’interface respectivement sur la lèvre inférieure et supérieure de la fissure.

Grandeurs testées

Type de référence

Valeur de référence

DZ (en dessous)

“ANALYTIQUE”

-2.5E-02

DZ (au dessus)

“ANALYTIQUE”

2.5E-02

On teste également le déplacement selon \(x\) des deux nœuds de l’interface respectivement sur la lèvre inférieure et supérieure de la fissure en \(x=\mathrm{1m}\) .

Grandeurs testées

Type de référence

Valeur de référence

DX(en dessous)

“ANALYTIQUE”

6.25E-02

DX(audessus)

“ANALYTIQUE”

-6.25E-02

2.3. Incertitudes sur la solution#

Aucune, les valeurs testées sont analytiques.