Identification et analyse de l’endommagement par fatigue des matériaux granulaires à base polymère

par Rachid Berbaoui

Thèse de doctorat en Génie mécanique et productique

Sous la direction de Abderrahim El Mahi et de Rachid El Guerjouma.

Soutenue en 2010

à Le Mans , en partenariat avec Laboratoire d'acoustique de l'Université du Mans (laboratoire) .

mots clés

• Béton de résine
• Matériaux -- Fatigue
• Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)
• Émission acoustique
• Éléments finis, Méthode des
• Composites
• Analyse multivariée

Résumé

Ce travail présente une analyse de l’endommagement en statique et en fatigue des matériaux granulaires à base polymère. Les signaux acoustiques ont été enregistrés lors d’essais effectués sur des éprouvettes modèles. Ces signaux ont été analysés par une méthode de classification multivarible. Suivant le type de constituants des éprouvettes, certains modes d’endommagement sont privilégiés. Ainsi, des signatures acoustiques provenant de trois modes d’endommagement ont été identifiées. Cette analyse a permis de suivre l’évolution de ces mécanismes d’endommagement dans le béton polymère au cours des essais. Enfin, un modèle d’endommagement de ce matériau en fatigue a été développé. Ce modèle est basé sur une réanalyse locale de la structure et utilise les résultats obtenus par éléments finis et une répartition statistique de la contrainte à rupture. Cette modélisation a permis d’analyser l’influence de plusieurs paramètres sur l’évolution de l’endommagement au cours de la fatigue.

Titre traduit

Investigation of damage mechanisms of polymer granular materials

Résumé

The aim of this work is to identify and characterize the damage in polymer concrete materials in static and fatigue tests. The several model concrete samples are experimented in order to match each cluster with the corresponding damage mechanism of the material. The recorded acoustic emission hits have been analyses and classified using unsupervised pattern recognition associated with a principal component analysis. Therefore, the signals due to the main three damage mechanisms are identified. This method provides the time dependency of each damage mechanism during static and fatigue tests of polymer concrete. Finally, model of damage in fatigue test is developed. This model is based on the evaluation of the stress and strain fields by the finite element method and fracture stresses distributed randomly through the volume of the specimens. The modelling is applied to investigate the influence of different parameters on the evolution of damage in fatigue of the material.