Rupture en compression des structures hétérogènes à base de matériaux quasi-fragiles

par Raja Romani

Thèse de doctorat en Mécanique. Génie Mécanique. Génie Civil

Sous la direction de Dominique Leguillon et de Karam Sab.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .


  • Résumé

    Les matériaux quasi fragiles comme les roches, les céramiques et le béton présentent souvent des hétérogénéités (fissures, cavités, inclusions,. . . ). Sous chargement de compression, des fissures stables peuvent s'initier à partir de ces hétérogénéités et se propager dans la direction de la sollicitation. Dans cette étude, on s'intéresse à l'amorçage des fissures dans les matériaux quasi fragiles sollicités sous chargement de compression uni-axiale. Le plâtre, bon modèle pour les céramiques, est le matériau modèle préconisé dans cette étude. L'étude de l'amorçage est réalisée dans une structure de plâtre avec une cavité unique et dans une structure de plâtre avec des cavités multiples disposées suivant un réseau périodique en quinconce. Pour les deux structures, l'amorçage est déterminé suivant deux approches : une approche expérimentale faisant appel à la technique de corrélation d'images numériques 2D (CIN-2D) et une approche théorique basée sur le critère mixte de Leguillon. La corrélation d'images permet de suivre la déformation d'ouverture autour du trou. Pour déterminer l'amorçage expérimental de la fissure, une méthode basée sur le suivi de la déformation d'ouverture au cours du test de compression est développée. Le critère mixte stipule que l'amorçage se produit lorsque les deux conditions : la condition en contraintes et la condition en énergie sont satisfaites en même temps. On montre que les prédictions basées sur le critère mixte sont en accord avec les résultats expérimentaux.

  • Titre traduit

    Crushing heterogeneous structures based on quasi-brittle materials


  • Résumé

    Quasi brittle materials such as rocks, ceramics and concrete often exhibit heterogeneities (cracks, cavities, inclusions,. . . ). Under a compressive loading, stable cracks can take place and grow from these heterogeneities. This work is devoted to the study of the crack onset in quasi brittle materials under a uniaxial compressive loading. The plaster, a good model for ceramics, is the model material chosen in this study. The crack onset is studied in a structure of plaster containing a single cavity and in a structure of plaster with multiple cavities arranged in a periodic array in quincunx. For the two structures, the crack initiation is determined following two approaches: an experimental approach based on the 2D digital image correlation (2D-DIC) and a theoretical approach based on the mixed criterion of Leguillon. The 2D-DIC allows following the strain field around the cavity. In order to determine the crack onset experimentally, a method based on the analysis of the strain history is developed. The mixed criterion states that the crack onset occurs when the two conditions : the stress condition and the energy condition are simultaneously satisfied. The predictions based on the mixed criterion are in good agreement with experimental results.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (VI-151 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.147-151

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  • Cote : T PARIS 6 2013 551
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