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Caractérisation mécanique des matériaux quasi-fragiles en traction à des vitesses de chargement intermédiaires

par Elhachemi Agnaou

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Dominique Saletti.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire Sols, Solides, Structures et Risques (laboratoire) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Ce projet a pour but d'améliorer la compréhension du comportement mécanique des matériaux quasi-fragiles, dont le béton, utilisés dans les systèmes de protection (du gilet pare-balles à l'ouvrage du génie civil) lorsqu'ils sont soumis à des sollicitations accidentelles (séismes, impacts, explosion). Un intérêt particulier est porté aux vitesses dites intermédiaires (1/s-20/s) pour lesquelles un manque de données expérimentales important est relevé dans la littérature scientifique. Pour y remédier, il est question de développer un dispositif hybride combinant un système appliquant une force à grande vitesse et une barre de Hopkinson en l'associant à une instrumentation avancée (vibromètre laser, caméra ultra-rapide, mesure de champs). Le système appliquant la force peut être, par exemple, un vérin dynamique (mais pas exclusivement). Une modélisation numérique sera associée à ces essais afin d'enrichir les modèles de comportement existants. Un premier matériau quasi-fragile retenu pour commencer cette étude est le béton. Des applications à différentes échelles sont envisagées pour valider la modélisation développée comme ; âr exemple, un cas de structure poteaux-poutre. En plus de l'accès à des vitesses de sollicitations inhabituelles, ce banc d'expérimentation dynamique universel permettra de tester les éprouvettes sous différents types de chargement (traction, compression, cisaillement confiné). Le béton est un premier candidat, les investigations s'étendront, par la suite, à tous les types de matériaux quasi-fragiles.

  • Titre traduit

    Study of the mechanical response of quasi-brittle materials under tensile loading at intermediate strain rates


  • Résumé

    This project is a contribution to the understanding of the mechanical behaviour of quasi-brittle materials used for protective solution when they are subjected to accidental loadings such as seisms, impacts, blasts with a focus on concrete material for the first step and for the Phd work. The strain rate range of 1 /s – 20 /s is an important part of the strain rate encountered under such loading conditions. However, due to experimental difficulties, large experimental uncertainties occur at this range. Indeed, these strain rates are at the boundaries of working conditions of the classical experimental means (cut-off frequency for hydraulic actuators and too low velocities for Hopkinson bars). Here, the development of a set-up combining a device applying a dynamic force, a Hopkinson bar and advanced instrumentation (laser vibrometer, ultra-high speed camera, full-field measurement) is proposed to study the behaviour of various building materials in this range of strain rates and to fix the problem of measurement. The device apply the force can be, for instance, an high-speed actuator.An identification process will be developed in order to assess or not the data already present in the literature regarding the intermediate strain rates and to enrich existing models. Validation tests are planned, for instance at a structure scale, to validate the selected model and/or the identified parameters. This experimental set-up will eventually be used with different boundary conditions such as shear, confined compression. Regarding the Phd project, concrete will be investigated but the outlooks of this project is to open the experimental set-up to all other building-materials