Modélisation numérique des matériaux hétérogènes : une approche EF multi-échelle et orientée composant

par Martin Hautefeuille

Thèse de doctorat en Mécanique avancée

Soutenue en 2009

à Compiègne .


  • Résumé

    Les matériaux comme le béton présentent une meso structure de type matrice/inclusions visible à l'oeil nu. On propose dans ce travail de thèse une méthode de calcul par Eléments Finis à deux niveaux de résolution, intégrant des calculs à l'échelle de la meso structure à un calcul de structure. On souhaite par cette méthode décrire la ruine des structures en prenant en compte les phénomènes de fissuration à leur échelle d'occurrence. La stratégie de calcul adoptée s'inspire des méthodes de décomposition de domaines non recouvrants. Chaque élément composant le maillage de la structure accueille une description fine de la meso structure sous-jacente. La compatibilité cinématique entre ces deux niveaux est assurée par un raccord dual, au moyen de multiplicateurs de Lagrange localisés. Une architecture logiciel dédié a été implémentée en utilisant la technologie des composants et le middleware CTL (Component Template Library) déeveloppé à la TU Braunschweig. Pour la description de l'échelle mesoscopique, un modèle treillis a été employé. Ce dernier est constitué d'élément bar possédant deux enrichissements cinématiques permettant la prise en compte conjointe de l'arrangement hétérogènes des phases et du comportement quasi-fragile de ce type de matériau.

  • Titre traduit

    Numerical modeling strategy for heterogeneous materials : a FE multi-scale and component-based approach


  • Résumé

    Concrete like materials display a matrix/inclusions heterogeneous meso structure visible to the naked eye. In this PhD thesis, an integrated multiscale Finite Element based strategy is proposed. The latter carries out simultaneously structural level computation and mesoscale ones which enriched the macro scale behavior. This method aims at describing global structural collapse accounting for complex failure mechanisms at their proper scales of occurrence. The proposed computational approach derives from non-overlapping domain decomposition techniques. Each element of a structure discretization receives a finner description of the underlying meso structure. Localized Lagrange multipliers ensure a dual compatibility between the macroscale and the mesoscale displacements. A dedicated parallel software architecture has been implemented using the middleware CTL (Component Template Library) developed at the TU Braunschweig. A lattice meso model has been employed in order to describe the fine scale. Each truss element is provided with two kinematics enrichments. Such model is able to account for the heterogeneous phase arrangement and the quasi-brittle behavior of such materials.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (140 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 132 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009 HAU 1802
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