Thesis defence : Flavien LOISEAU

Formulation de l’endommagement anisotrope des matériaux et stuctures quasi-fragiles basée sur la simulation discrète de la fissuration

Les matériaux quasi-fragiles, couramment utilisés pour les structures du génie civil, ont tendance à se dégrader lorsqu’ils sont soumis à des chargements mécaniques. Cette dégradation induit une perte de propriété mécanique et peut induire une anisotropie du comportement qui dépend de la direction du chargement. La prédiction de cette dégradation et de son impact sur le matériau est un enjeu important pour garantir l’intégrité des structures et la sécurité des usagers. Cette problématique est au cœur de ce travail qui vise à formuler un modèle d’endommagement anisotrope (macroscopique) pour les matériaux quasi-fragiles en 2D. Pour ce faire, une base de donnée de tenseurs d’élasticité est générée par essais “virtuels”. Une cellule élémentaire (mésoscopique) du matériau est représentée par un modèle discret beam-particle fournissant une description explicite de la microfissuration. L’évolution du tenseur d’élasticité effectif de la cellule est mesurée pour différents chargements (dont certains multiaxiaux et non proportionnels). L’analyse des tenseurs par le calcul des distances aux classes de symétrie montre qu’une variable tensorielle d’ordre au moins deux est nécessaire pour décrire la micro-fissuration.

Afin de faciliter la construction du modèle d’état, une formule de reconstruction du tenseur d’élasticité par ses covariants ainsi qu’une variable d’endommagement sous-jacente, toutes deux issues de travaux précédents, sont rappelées. En se basant sur ces outils ainsi que sur la base de donnée générée, un modèle du tenseur d’élasticité effectif en fonction de la variable d’endommagement, i.e. un modèle d’état, est proposé puis évalué. Concernant la modélisation de l’évolution, la fonction critère de la cellule élémentaire est déterminée puis calibrée par essais “virtuels”. Enfin, après une analyse de l’évolution de l’endommagement dans la base de donnée, un modèle (préliminaire) non-standard de l’évolution de l’endommagement est proposé.

Le jury sera composé des membres suivants :

• Milan JIRÁSEK, Professeur, Czech Technical University in Prague (Rapporteur et Examinateur)
• Claude STOLZ, Directeur de Recherche, Institut des Sciences de la mécanique et Applications industrielles (Rapporteur et Examinateur)
• Gilles PIJAUDIER-CABOT, Professeur des Universités, Université de Pau et des Pays de l’Adour (Examinateur)
• Arnaud DELAPLACE, Ingénieur de recherche senior (HDR), Holcim (Examinateur)