Modélisation du comportement mécanique des composites ciment-fibres en tenant compte de la microstructure

par Albert Douglas Ngolle IV Moussole

Thèse de doctorat en Génie des matériauxs

Sous la direction de Jean Pera.


  • Résumé

    Dans ce travail, un nouveau modèle analytique du comportement mécanique en traction uniaxiale des composites ciment-fibres est élaboré. Les fibres sont courtes, de répartition homogène, d'orientation quelconque, probabiliste ou déterministe dans le composite sollicité par des charges statiques de courte durée. Le modèle proposé prend en compte les paramètres microstructuraux ainsi que la cinétique qualitative de dissipation qui est également modélisée dans cette étude. L'échelle structurale étant définie comme étant celle de la fibre, le composite est considéré comme un assemblage de cellules élémentaires fibro-matrice. Les champs de force et de déplacements dans la cellule élémentaire sont déterminés à l'aide du concept de la couche de cisaillement. Le passage des grandeurs microstructurales aux grandeurs macroscopiques (homogénéisation) s'effectue par un calcul de moyenne basé sur la mécanique des milieux continus, la théorie des probabilités et les transformations tensorielles. Deux caractéristiques essentielles de ce modèle triphasique sont la dépendance de ses équations de la cinétique qualitative de dissipation et l'intégration de la fonction de densité probabiliste d'orientation des fibres comme variable dans le modèle. La confrontation des résultats prédits par le modèle à l'expérimentation et à d'autres modèles permet de confirmer son bon caractère prévisionnel.

  • Titre traduit

    = Microstructural based modelling of the mechanical behavior of fiber reinforced cement composites


  • Résumé

    A new analytical model for the mechanical behaviour of cement fiber composite under tensile load is proposed in this work. Short term static loads are considered. The fiber are short and with a homogeanous distribution in the composite. Their orientation angle can be probabilistic or deterministic. This model considers microstructural parameters and the qualitative dissipation of the composite. This latest is modelled in this study. The microstructural scale is the fiber scale. The composite is considered as a set of fiber-matrix cells. The shear lag concept is issued to determine the stress and strain fields in the unit cell. The homogenization process is an averaging process based on continuum mechanics, probabilistic and tensorial consideration. This model is triphasic and uses the probabilistic density function for fiber orientation as a variable, its equations depend on the qualitative dissipation kinetic of the composite. Comparing the model with experimental results and other existing models shows his good capacity to predict the composite behaviour.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (193 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 182-193

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2060)
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