Modélisation du comportement mécanique des milieux viscoélastiques fissurés : application au matériau bois

Modelisation of the mechanical behaviour of crack viscoelastic media applied to wood material

• Auteur / Autrice : Frédéric Dubois
• Direction : Christophe Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Matériaux, structures, fiabilité en génie civil et en génie mécanique de l'université Blaise Pascal
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Génie Civil, Diagnostic et Durabilité
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques
• Jury : Président / Présidente : Alain Vergne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Vergne, Alain Millard, Gérard Valentin, Serge Capéraa, Claude Chazal, Christophe Petit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Millard, Gérard Valentin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Conifères

Rhéologie

Plasticité

Fissuration

Propriétés mécaniques

Bois

Modèles mathématiques

Viscoélasticité

Résumé

Le travail propose concerne une approche numerique, par la methode des elements finis, pour l'etude de la fissuration a long terme des materiaux viscoelastiques lineaires a symetrie orthotrope. Une application experimentale est effectuee sur le pin du nord. Dans une premiere partie, nous rappelons les equations caracterisant le comportement viscoelastique lineaire, generalise au comportement orthotrope isotrope transverse. Les approches fonctionnelle et thermodynamique sont presentees. Ensuite, l'etude de la fissuration est apprehendee par la mecanique de la rupture. L'accent est porte sur deux approches. La premiere, basee sur le modele de nielsen, suppose que le materiau est viscoelastique en pointe de fissure, d'ailleurs, en generalisant l'approche de brincker au cas ortohtrope, un nouveau concept de facteur d'intensite d'ouveture de fissure est introduit afin de definir l'ouverture de fissure au voisinage de la pointe de fissure. En considerant la pointe de fissure degradee, l'approche de schapery est egalement presentee. Dans une seconde partie, apres avoir rappele les differentes propositions, mettant en uvre la methode des elements finis, nous presentons une modelisation incrementale permettant de traduire, en fonction du temps, les champs mecaniques viscoelastiques. Une adaptation est proposee pour traiter le comportement des materiaux orthotropes. Le couplage de cette modelisation avec la theorie de la mecanique de la rupture est effectue. En utilisant un modele de nielsen, nous proposons une nouvelle methode incrementale permettant de calculer l'etat mecanique, au voisinage de la pointe de fissure, ainsi que de definir la zone d'elaboration dans laquelle la fissure va pouvoir evoluer. Une generalisation des integrales invariantes est proposee afin de definir un algorithme de propagation de fissure, dans le domaine temporel, pouvant etre implante dans le code aux elements finis castem 2000. Une derniere partie presente une strategie experimentale permettant d'apprecier la propagation de fissure dans le materiau bois, et plus particulierement, pour le pin du nord. Afin d'isoler les effets viscoelastiques sur la propagation, nous presentons la conception d'une eprouvette presentant une stabilite de fissuration lors d'un essai de fluage. Les resultats experimentaux et numeriques sont enfin compares.