Changements d'échelle dans les milieux granulaires à interactions complexes

par Fabian Dedecker

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Bernard Cambou.


  • Résumé

    Ces derniers années ont vu le développement de nombreux travaux de recherche portant sur la modélisation du comportement des matériaux granulaires à partir d'approches de type micromécanique. Ces approches doivent permettre de relier deux échelles à priori bien distinctes : celle du grain et des contacts, et celle du milieu granulaire dans son ensemble. Elles cherchent ainsi à décrire, contrairement aux modèles phénoménologiques, le comportement des matériaux granulaires à partir de considérations simples sur la physique du contact interparticulaire. L'objectif principal de cette étude est l'amélioration de ces modélisations en re��alisant une analyse de certains phénomènes locaux, généralement négligés dans les modélisations actuelles. Pour mener à bien ces travaux, deux types d'approches ont été utilisés : - une approche théorique, par homogénéisation statistique fondée principalement sur la variable orientation du contact ; - une approche numérique, par utilisation d'un code de calcul basé sur la méthode des éléments discrets (PFC2D). Ces deux approches, totalement complémentaires, ont été la clé de voûte de ce travail de recherche, par une comparaison continuelle de celles-ci. Ce travail vise à analyser et améliorer trois axes de l'approche micromécanique : - la cinématique des matériaux granulaires, avec pour objectif l'étude des liens entre les cinématiques locales (roulement, glissement et déplacement des particules qui ne sont pas en contact) et le tenseur de déformation ; - l'influence des couples de contact sur le comportement microscopique et macroscopique, ainsi que l'intérêt de leur prise en compte dans les modélisations micromécaniques ; - l'étude de la rupture des milieux granulaires cimentés, avec pour objectif la détermination des propriétés macroscopiques de rupture, à partir des paramètres du comportement microscopique.

  • Titre traduit

    Scale changes in granular materials with complex interaction


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Many works concerning the behaviour of granular materials based on micromechanical approaches have been proposed during the last years. These approaches connect two very different scales : the first one concerns grain and contacts, and the second one concerns the representative volume of a granular material. In opposition to phenomenological models, micromechanical approaches try to describe the behaviour of granular materials based on simple concepts relevant of the local phenomena. The main objective of this study is the improvement of a model based on the micromechanical approach, focusing on some local phenomena, generally neglected in a classical approach. In order to do this, two kinds of approaches have been used : - a theoretical one using a statistical homogenization approach mainly based on orientation of a contact variable ; - a numerical one using a software (PFC2D) based on the Discrete Element Method. A constant comparison of the above two approaches is a key ingredient of this work. This work aims to analyse and improve three topics of micromechanical approach : - the granular materials kinematics : the goal is the study of relations between local kinematics (rolling, sliding and displacements of particles which are not in contact) and strain tensor ; - the influence of contact couples on the microscopic and macroscopic behaviour, as well as the interest of taking them into account in micromechanical approaches ; 0 the study of cemented granular materials rupture : the aim is the definition of macroscopic parameters for rupture from local microscopic characteristics.

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  • Détails : 1 vol. (165 p.)
  • Annexes : 61 réf.

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  • Cote : T1787
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