S'abonner

The Contact Dynamics method: A nonsmooth story - 28/02/18

La méthode de la dynamique des contacts, histoire d'une mécanique non régulière

Doi : 10.1016/j.crme.2017.12.009 
Frédéric Dubois a, b, , Vincent Acary d , Michel Jean c
a LMGC, Univ. Montpellier, CNRS, Montpellier, France 
b MIST, Univ. Montpellier, CNRS, IRSN, Montpellier, France 
c Aix-Marseille Université, CNRS, Centrale Marseille, Marseille, France 
d LJK, INRIA, Université de Grenoble Alpes, Grenoble, France 

Corresponding author.

Bienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
Article gratuit.

Connectez-vous pour en bénéficier!

Abstract

When velocity jumps are occurring, the dynamics is said to be nonsmooth. For instance, in collections of contacting rigid bodies, jumps are caused by shocks and dry friction. Without compliance at the interface, contact laws are not only non-differentiable in the usual sense but also multi-valued. Modeling contacting bodies is of interest in order to understand the behavior of numerous mechanical systems such as flexible multi-body systems, granular materials or masonry. These granular materials behave puzzlingly either like a solid or a fluid and a description in the frame of classical continuous mechanics would be welcome though far to be satisfactory nowadays. Jean-Jacques Moreau greatly contributed to convex analysis, functions of bounded variations, differential measure theory, sweeping process theory, definitive mathematical tools to deal with nonsmooth dynamics. He converted all these underlying theoretical ideas into an original nonsmooth implicit numerical method called Contact Dynamics (CD); a robust and efficient method to simulate large collections of bodies with frictional contacts and impacts. The CD method offers a very interesting complementary alternative to the family of smoothed explicit numerical methods, often called Distinct Elements Method (DEM). In this paper developments and improvements of the CD method are presented together with a critical comparative review of advantages and drawbacks of both approaches.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Lorsque des sauts de vitesse se produisent, la dynamique est dite non régulière. Par exemple, dans les collections de solides supposés rigides rentrant en contact, les sauts sont causés par les chocs et le frottement sec. L'absence de déformabilité fait que les lois de contact sont, non seulement non différentiables au sens usuel, mais aussi multi-valuées. Élaborer des modèles de solides en contact est un moyen de comprendre le comportement de nombreux systèmes mécaniques tels que les systèmes multi-corps flexibles, les matériaux granulaires ou les maçonneries. Les matériaux granulaires se comportent de manière étrange, soit comme des solides, soit comme des fluides, et une description dans le cadre de la mécanique classique des milieux continus, qui serait souhaitable, est loin d'être encore satisfaisante. Jean-Jacques Moreau a contribué, de façon fondamentale, à l'analyse convexe, à la théorie des fonctions à variations bornées et des mesures différentielles ainsi qu'au processus de rafle, outils mathématiques décisifs pour traiter la dynamique non régulière. Il a converti ces idées théoriques sous-jacentes en une méthode numérique originale appelée Contact Dynamics (CD), qui est une méthode non régulière implicite et aussi une méthode robuste et efficace pour simuler de larges collections de solides avec du contact frottant et des impacts. Le méthode CD offre une alternative très intéressante à la famille de méthodes usuelles régularisées explicites, comme la méthode des éléments distincts (DEM). Dans cet article, des développements et des perfectionnements de la méthode CD sont présentés ainsi qu'une étude critique comparative des avantages et inconvénients des deux approches.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Nonsmooth dynamics, Shock, Coulomb law, Contact Dynamics, Discrete element method

Mots-clés : Dynamique non régulière, Chocs, Loi de Coulomb, Dynamique des contacts, Méthode par éléments discrets


Plan


© 2017  Académie des sciences. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Ajouter à ma bibliothèque Retirer de ma bibliothèque Imprimer
Export

    Export citations

  • Fichier

  • Contenu

Vol 346 - N° 3

P. 247-262 - mars 2018 Retour au numéro
Article précédent Article précédent
  • Dynamics of a particle with friction and delay
  • Manuel D.P. Monteiro Marques, Raoul Dzonou
| Article suivant Article suivant
  • Multi-periodic boundary conditions and the Contact Dynamics method
  • Farhang Radjai

Bienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.

Mon compte


Plateformes Elsevier Masson

Déclaration CNIL

EM-CONSULTE.COM est déclaré à la CNIL, déclaration n° 1286925.

En application de la loi nº78-17 du 6 janvier 1978 relative à l'informatique, aux fichiers et aux libertés, vous disposez des droits d'opposition (art.26 de la loi), d'accès (art.34 à 38 de la loi), et de rectification (art.36 de la loi) des données vous concernant. Ainsi, vous pouvez exiger que soient rectifiées, complétées, clarifiées, mises à jour ou effacées les informations vous concernant qui sont inexactes, incomplètes, équivoques, périmées ou dont la collecte ou l'utilisation ou la conservation est interdite.
Les informations personnelles concernant les visiteurs de notre site, y compris leur identité, sont confidentielles.
Le responsable du site s'engage sur l'honneur à respecter les conditions légales de confidentialité applicables en France et à ne pas divulguer ces informations à des tiers.


Tout le contenu de ce site: Copyright © 2024 Elsevier, ses concédants de licence et ses contributeurs. Tout les droits sont réservés, y compris ceux relatifs à l'exploration de textes et de données, a la formation en IA et aux technologies similaires. Pour tout contenu en libre accès, les conditions de licence Creative Commons s'appliquent.