Modélisation 3D par éléments finis du contact avec frottement et de l'endommagement du béton : application à l'étude de fixations ancrées dans une structure en béton

par Hélène Walter

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Michel Brunet.

Soutenue en 1999

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Un code de calcul par éléments finis en trois dimensions dédié à l'étude d'une ou plusieurs chevilles de fixation à expansion ancrées dans une dalle de béton et soumises à une sollicitation quelconque a été développé. Pour traiter efficacement le problème considéré, ce code, basé sur une formulation dynamique explicite, inclut les grandes déformations, le comportement élastoplastique des matériaux avec un module spécifique de fissuration du béton ainsi que la gestion du contact avec frottement entre plusieurs corps déformables. Un nouvel algorithme de contact tridimensionnel compatible avec les opérateurs d'intégration explicites et basé sur une méthode des multiplicateurs de Lagrange à incrément "avant" a été développé en conjonction avec le modèle" standard de frottement de Coulomb. Cet algorithme est efficace et intrinsèque et possède de nombreux avantages tels que la précision, la stabilité et une convergence rapide. Le comportement du béton en compression est supposé élastoplastique avec une surface de charge de type Drucker-Prager modifiée. Deux modèles d'endommagement du béton en tension basés sur une approche diffuse ("smeared crack approach") à fissures fixes et à fissures tournantes ont été développés. Afin d'éviter une dépendance pathologique de la solution vis à vis du maillage, la théorie de la bande de fissure, basée sur la mécanique de la rupture dont la paramètre fondamental de contrôle de propagation de fissure est l'énergie de rupture, est introduite. En plus des simulations classiques d'une chevielle ancrée dans un bloc de béton, des simulations originales de tests de cisaillement ou d'arrachement d'une ou deux fixations ancrées dans une même dalle de béton avec prise en compte des effets de bord ont été effectuées et ont permis de valider le logiciel développé.

  • Titre traduit

    = 3D finite element modelling of the contact with friction and of the concrete damage : application to the study of anchors embedded in a concrete structure


  • Résumé

    A three-dimensional finite element code was developed in order to study one or several anchors embedded in concrete structures and submittes to pull-out or shear load. To deal with such a problem, this code based on a dynamic explicit method includes large strains, elastoplastic material behaviour with cracking of concrete and contact with friction between several deformable bodies. A new three-dimensional contact algorithm compatible with explicit time integration operators and based on a forward incremental Langrange multipliers method was developed in conjunction with the standard Coulomb friction model. The advantages of this algorithm are the efficiency, the precision, the stability and a very good and fast convergence. The compressive behaviour of concrete is assumed elastoplastic with a modified Drucker-Prager yield function. The constitutive model of concrete under tensile stresses is based on a smeared approach with fixed or rotating cracks. In order to avoid a dependence of the results with regard to mesh refinement, the crack band theory, based on the fracture mechanics which the fundamental parameter which governs the crack propagation is the fracture energy, is introduced. In addition to classical simulations of pull-out tests of an anchorage in concrete, original simultations of pull-out or shear tests of one or two anchors embedded in the same concrete structure were carried out and allowed to validate the code.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (196 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 159-174

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2370)
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