CNEPRU : Etude et modélisation mécano-fiabiliste des modes de dégradation des structures en service

Project Code	Period
A01L09UN410120200001	2020-2023

Project Leader

mourad nahal Senior Lecturer Faculty of Science and Technology University of Souk Ahras, Souk Ahras : 0559097237 : m.nahal@univ-soukahras.dz : https://www.univ-soukahras.dz/en/profile/mnahal

Members

Full name	Position	Field
Yacine SAHRAOUI	Professor
Naziha ZERARI	Lecturer
chaouki Moumeni	Lecturer
Farida KHAMMAR	Lecturer
Ramdhan ABDELMALEK	Assistant Lecturer A

Project Description

La sécurité offerte par une structure est considérée comme suffisante dès lors qu’une éventuelle défaillance exposerait les personnes, les biens et l’environnement à un risque inférieur à une limite acceptable. La fiabilité d’une structure se caractérise quant à elle par la performance de celle-ci à remplir une fonction définie sous des conditions données, pendant une durée fixée et en respectant le niveau de sécurité exigé [1].

La difficulté dans l’évaluation de la fiabilité provient de la nature incertaine des phénomènes mis en jeu sur la structure considérée (variabilités des propriétés des matériaux, imprécisions géométriques, aléas des chargements appliqués,..), qui vont avoir un impact significatif sur les performances du système. Aussi il est indispensable d’intégrer ces incertitudes de façon à travailler sur des modélisations réalistes [2].

Traditionnellement, le dimensionnement des structures est fondé sur une démarche déterministe dans laquelle l’ensemble des paramètres précités prennent une valeur fixe. Précisément, les paramètres incertains sont décrits par une valeur caractéristique défavorable. Associée à des coefficients de sécurité, l’analyse conduit alors à une réponse binaire (“sûreté” ou “défaillance”) vis-à-vis d’un critère donné, qui traduit d’une certaine manière la confiance que l’on peut accorder à ce dimensionnement précis. L’approche déterministe utilise par conséquent une marge volontairement pessimiste conduisant le plus souvent à un surdimensionnement injustifié [3].

Dans la démarche probabiliste en revanche, on construit une modélisation stochastique dans laquelle les données incertaines sont représentées par des variables aléatoires. On peut ensuite évaluer la probabilité de défaillance de la structure (aspect quantitatif) ainsi que mesurer la sensibilité de cette probabilité par rapport à chacune des variables aléatoires introduites (aspect qualitatif). Deux applications sont envisageables: soit on connaît les caractéristiques de la structure et on vérifie que sa fiabilité est satisfaisante; soit on optimise le dimensionnement de celle-ci de façon à respecter un niveau de fiabilité donné. Par un traitement plus rationnel des incertitudes, l’approche fiabiliste permet donc une meilleure appréciation des marges de sécurité à l’aide d’indicateurs de confiance objectifs, et constitue en ce sens un outil adéquat pour l’aide à la décision en phases de conception et de maintenance [4].

On se focalisera par la suite sur la fiabilité mécanique d’une structure. Dans ce contexte, l’analyse fiabiliste se décline en trois étapes:

• en premier lieu, la sélection des variables aléatoires de base, qui vont intégrer les incertitudes mises en jeu au travers de leur loi de distribution,

• dans un second temps, le choix d’une fonction de performance définissant la défaillance du système,

• enfin, le calcul des indicateurs de fiabilité, qui vont fournir une évaluation quantitative et qualitative de la fiabilité de celui-ci.
L’objectif de ce projet consiste en l’étude fiabiliste des structures, ainsi que le développement d’une démarche probabiliste pour déterminer la capacité admissible de ces dernières, en termes de performance et de durée de vie. Pour ce faire, les variabilités des propriétés mécaniques des structures seront modélisées par des distributions aléatoires en fonction des données disponibles dans la littérature. Le couplage mécano-fiabiliste sera ensuite développé pour permettre l’évaluation du niveau de fiabilité, sous l’effet des incertitudes et des variabilités du comportement mécanique. Les variables et les champs aléatoires à considérer dans l’étude fiabiliste sont les charges de travail, et les propriétés mécaniques. Il est aussi important de tenir compte de l’effet du temps (fatigue, fluage,…) dans la répartition des efforts internes et externes. En plus du calcul de la probabilité de défaillance, ce travail permet l’évaluation des facteurs de sensibilité des différentes variables vis-à-vis de la fiabilité. Cette étude permettra d’identifier les rôles des différentes variables dans la sécurité des structures, afin de pouvoir élaborer des propositions réglementaires.