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A Γ-Convergence Result for the Upper Bound Limit Analysis of Plates

Bleyer, Jérémy; Carlier, Guillaume; Duval, Vincent; Mirebeau, Jean-Marie; Peyré, Gabriel (2016), A Γ-Convergence Result for the Upper Bound Limit Analysis of Plates, Mathematical modelling and numerical analysis, 50, 1, p. 215-235. 10.1051/m2an/2015040

View/Open
m2an141087_proof.pdf (2.149Mb)
Type
Article accepté pour publication ou publié
External document link
https://hal.inria.fr/hal-01069919
Date
2016
Journal name
Mathematical modelling and numerical analysis
Volume
50
Number
1
Publisher
EDP Sciences
Published in
Paris
Pages
215-235
Publication identifier
10.1051/m2an/2015040
Metadata
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Author(s)
Bleyer, Jérémy cc

Carlier, Guillaume
CEntre de REcherches en MAthématiques de la DEcision [CEREMADE]
Duval, Vincent cc
Inria Paris-Rocquencourt
Mirebeau, Jean-Marie
Laboratoire Jacques-Louis Lions [LJLL]
Peyré, Gabriel
CEntre de REcherches en MAthématiques de la DEcision [CEREMADE]
Abstract (FR)
L'analyse limite permet d'évaluer directement la charge maximale supportée par une structure mécanique sans avoir à effectuer une analyse incrémentale lourde. Afin d'appliquer cette méthode à l'étude des plaques minces en flexion, certains auteurs ont proposé d'utiliser diverses discrétisations par éléments finis. Dans cet article, nous étudions mathématiquement la convergence de la méthode des éléments finis pour ce problème, y compris avec des interpolées à dérivées discontinues comme les éléments de Lagrange quadratiques ou ceux de Hermite cubiques. Plus précisément nous montrons la $\Gamma$-convergence des problèmes discrétisés vers le problème continu d'analyse limite. Des expériences numériques illustrent la pertinence de cette analyse pour le calcul à la rupture de matériaux homogènes et non homogènes.
Abstract (EN)
Upper bound limit analysis allows one to evaluate directly the ultimate load of structures without performing a cumbersome incremental analysis. In order to numerically apply this method to thin plates in bending, several authors have proposed to use various finite elements discretizations. We provide in this paper a mathematical analysis which ensures the convergence of the finite element method, even with finite elements with discontinuous derivatives such as the quadratic 6 node Lagrange triangles and the cubic Hermite triangles. More precisely, we prove the $\Gamma$-convergence of the discretized problems towards the continuous limit analysis problem. Numerical results illustrate the relevance of this analysis for the yield design of both homogeneous and non-homogeneous materials.
Subjects / Keywords
Γ-convergence; Bounded Hessian functions; Finite Element Method

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