Modélisation du comportement mécanique des matériaux granulaires : Vers une homogénéisation statistique

par Fabrice Emeriault

Thèse de doctorat en Sciences. Génie civil

Sous la direction de Bernard Cambou.

Soutenue en 1995

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    Dans le cadre de la modélisation du comportement mécanique des matériaux granulaires, l'idée de revenir à la base de la physique de ces matériaux, à savoir qu'ils sont constitués de grains individuels, s'est récemment développée. L'approche micromécanique a alors pour but de fournir, à partir de considérations simples sur la physique du contact interparticulaire, des modèles de comportement réalistes même pour des sollicitations complexes. Si les approches de type homogénéisation micromécanique sont maintenant bien répandues dans le domaine des matériaux continus hétérogènes, elles sont encore peu utilisées pour la modélisation des géomatériaux. C'est cette adaptation que nous nous proposons de faire ici. La principale difficulté provient de la nature différente des variables globales et locales représentatives du milieu. A l'échelle macroscopique, les variables sont continues et tensorielles, alors qu'au niveau local, il faut prendre en considération des variables discrètes et vectorielles. C'est donc au niveau des opérations de passage du niveau global au niveau local et inversement que va se faire la différence avec les techniques d'homogénéisation de matériaux continus hétérogènes. La première partie de ce rapport est consacrée a la mise en place de toutes les opérations servant a la description microscopique et macroscopique du milieu. La deuxième partie présente l'aspect le plus simple de l'homogénéisation, c'est-à-dire le cas ou la loi locale est élastique. Enfin dans la troisième partie, la loi locale est supposée pouvoir rendre compte de phénomènes irréversibles.


  • Résumé

    The behavior of granular materials is complex and the phenomenological models usually proposed are either simple but inefficient for complex loadings or sophisticated implying a great number of constants. The extreme complexity of granular material behavior lies in the evolving structure of the material during loading. The only way to build constitutive equations based on simple concepts but relevant even for a complex history seems to include a better description of the local phenomena taking place at the interparicle contact level. This can be achieved by using the classical homogenization framework to deduce the global constitutive equations from local contact laws. Previously used for continuum, the homogenization techniques have recently been extended to define the behavior of granular materials. The main difficulty lies here in the difference between global and local variables : the local variables must be described as discrete contact forces or relative displacements as the global ones are continuous stress and strain tensors. The first part of this memoire is dedicaded to the presentaion of the localization and averaging operators. The second part presents a first applicaion of the concept to the modelling of elastic behavior. Finally, the third part attempts to describe the non reversible behavior of granular materials.

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  • Détails : 1 vol. (161 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 73 réf.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
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  • Cote : T1609
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