Comptes Rendus
Article de recherche
A pseudo-continuous media approach
[Mécanique des milieux pseudo-continus]
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 354 (2026), pp. 663-670

This paper introduces a novel mathematical framework, termed the pseudo-continuous media approach, for treating strong discontinuities (such as cracks, interfaces, and contact surfaces) within continuum mechanics. Traditional methods typically require explicit geometric representation of discontinuities, leading to complex meshing and algorithmic challenges. In contrast, our method leverages distribution theory to embed the discontinuity conditions directly into the governing equations, allowing the problem to be posed on a simpler, uncracked domain. Our distributional approach is conceptually aligned with the rigorous framework of Special Functions of Bounded Variation (SBV) which provides a natural setting for functions with jump discontinuities. We present the theoretical foundation and the corresponding finite element formulation. The method demonstrates significant advantages in geometric simplification, mathematical elegance, and numerical robustness compared to traditional techniques like the eXtended Finite Element Method (XFEM), positioning itself as a novel numerical methodology that implements the SBV philosophy using a standard finite element framework.

Cet article présente un nouveau cadre mathématique, dénommé mécanique des milieux pseudo-continus, destiné à traiter les discontinuités fortes – telles que les fissures – au sein de la mécanique des milieux continus. Les méthodes classiques nécessitent généralement une représentation géométrique explicite des discontinuités, ce qui entraîne des difficultés de maillage et des défis algorithmiques complexes. En revanche, notre méthode exploite la théorie des distributions pour intégrer directement les conditions de discontinuité dans les équations gouvernantes, ce qui permet de poser le problème sur un domaine plus simple, continu. Nous présentons une formulation variationnelle mixte qui sépare la solution en une partie régulière C1 continue et un champ de saut indépendant défini sur la surface de la discontinuité. L’approche distributionnelle est conceptuellement alignée sur le cadre rigoureux des Fonctions Spéciales à Variation Bornée (SBV), qui fournit un cadre naturel pour les fonctions présentant des discontinuités. Cet article se concentre sur les fondements théoriques de la méthode, incluant la formulation mixte, l’interprétation du cadre SBV et la discrétisation par éléments finis correspondante. Les exemples numériques et les études de validation ne font pas partie du présent travail ; ils seront présentés dans un prochain article dédié aux aspects d’implémentation et aux problèmes de référence. La méthode présente des avantages significatifs en termes de simplification géométrique par rapport aux techniques traditionnelles.

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DOI : 10.5802/crmeca.366
Keywords: Continuous media, discontinuities, distributions, variational formulation
Mots-clés : Milieux continus, discontinuités, distributions, formulation variationnelle

Hua Ding  1   ; Ziad Moumni  2

1 Shenzhen TenFeng Technology Co., Xueyuan Avenue, Nanshan District, Shenzhen, China
2 LMI, UME, ENSTA, Institue Polytechnique de Paris, 828 Boulevard des maréchaux, 91120 Palaiseau, Cedex, France
Licence : CC-BY 4.0
Droits d'auteur : Les auteurs conservent leurs droits
Hua Ding; Ziad Moumni. A pseudo-continuous media approach. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 354 (2026), pp. 663-670. doi: 10.5802/crmeca.366
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