Granular media with solid behaviour - Modelling, experimental analysis of the
Milieux granulaires à comportement solide. Modélisation, analyse expérimentale de la cohésion, validation et applications
Résumé
A model of the mechanical behaviour and rupture of solid type granular media is proposed in this study. This modelling is carried out on a reference medium made of aluminium cylinders and glue joints playing the role of cohesive bonds. The experimental study of the bond's behaviour leads to a cohesion law and to a failure criterion. These results are put into a computer code based upon a discrete elements method extended to the cohesive case. This code is validated by comparing the mechanical behaviour and the rupture shapes of real and numerical macroscopic samples. The model is therefore tested in the context of applications: strain and rupture of a beam, sample fractionation, yield surface characterisation. Eventually, the association between the model and a phenomenological approach describing the mass transfer, permits us to tackle the cracking of media submitted to shrinking or swelling.
Cette étude traite de la modélisation du comportement mécanique et de la rupture de milieux granulaires de type solide. Un milieu modèle constitué de cylindres d'aluminium et de joints de colle jouant le rôle de liens cohésifs permet de mener à bout cette modélisation. Le comportement du lien est étudié expérimentalement et permet d'établir une loi de cohésion et un critère de rupture. Ces résultats sont introduits dans un code de calcul basé sur une méthode en éléments discrets étendue au cas cohésif. Le code est validé en comparant le comportement mécanique et les faciès de rupture d'échantillons macroscopiques réels et numériques. Le modèle est ensuite testé dans le cadre d'applications : déformation et rupture de poutres, fractionnement d'échantillons, détermination de la courbe intrinsèque. Enfin, l'association entre le modèle et une approche phénoménologique, décrivant les transferts de matière, permet d'aborder la fissuration de milieux subissant un retrait ou un gonflement.