Modélisation EF et morphologique de milieux hétérogènes à l'échelle mésoscopique : applications aux matériaux à matrice cimentaire
Auteur / Autrice : | Emmanuel Roubin |
Direction : | Jean-Baptiste Colliat |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique, génie mécanique, génie civil |
Date : | Soutenance le 10/10/2013 |
Etablissement(s) : | Cachan, Ecole normale supérieure |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne) |
Jury : | Président / Présidente : Nicolas Burlion |
Examinateurs / Examinatrices : Javier Oliver, Nathan Benkemoun | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Torrenti, Djimédo Kondo |
Mots clés
Résumé
Le travail effectué tend à représenter le comportement quasi-fragile des matériaux hétérogènes (matériaux à matrice cimentaire). Le principe suivi s'inscrit dans le cadre des approches multi-échelles séquencées où la description des matériaux est faite à une échelle fine (mésoscopique) et l'information est transférée à une échelle plus grande (macroscopique). Les résultats montrent que la prise en compte explicite des hétérogénéités offre des perspectives intéressantes vis-à-vis de l'identification, la compréhension ainsi que la modélisation des comportements macroscopiques. En pratique : à partir d'une description simple de chaque phase ainsi que du comportement des interfaces, un effet structurel est observé, menant à des comportements macroscopiques compliqués. Le travail est donc axé autour de deux problématiques principales. D’un coté, la représentation morphologique des hétérogénéités est produite en utilisant la théorie des excursions de champs aléatoires corrélés, produisant des inclusions de forme aléatoires dont les caractéristiques géométriques et topologiques sont analytiquement contrôlées. D’un autre coté, dans un cadre Elément Fini, un double enrichissement cinématique permet de prendre en compte les hétérogénéités ainsi que le phénomène de dégradation local (microfissuration). En couplant ces deux aspects, le méso-modèle montre des réponses macroscopiques émergentes possédant d'intéressantes propriétés typiques des matériaux à matrice cimentaires telles que : asymétrie de la réponse en traction et en compression, profils de fissurations réalistes ou encore dépendance du comportement vis-à-vis de l’historique du chargement.