Analyses numérique et analytique couplées d'un modèle d'endommagement gradué - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

Coupled numerical and analytical analysis of a graduated damage model

Analyses numérique et analytique couplées d'un modèle d'endommagement gradué

Résumé

De nombreuses observations et études ont été menées afin de comprendre comment la dégradation des différents matériaux a lieu. Bien que pour des matériaux composites complexes, ceci soit encore de nos jours un axe de recherche majeur, on peut considérer que les phénomènes physiques qui entraînent la dégradation des matériaux connus et utilisés depuis longtemps, comme les métaux ou les matériaux cimentaires, sont suffisamment compris aujourd’hui pour pouvoir tenter de les modéliser. Si l’on s’intéresse en particulier au béton, il est connu que sa ruine sous des chargements mécaniques se produit par la décohésion des granulats et de la matrice qui entraîne la création de microfissures qui coalescent provoquant alors l’apparition et l’évolution de macro-fissures. Différents modèles, présentés dans la partie 1, ont tenté de représenter ces phénomènes. Cependant, aucun d’entre eux ne présente les caractéristiques que l’ingénieur attend d’un tel modèle : des résultats pertinents avec un coût de calcul raisonnable. On se penchera donc sur un modèle développé depuis quelques années et nommé Thick Level Set ou TLS. Certaines études préliminaires permettant une meilleure compréhension du modèle et des paramètres qu’il comporte sont menées dans la partie 2. Dans une troisième partie, on représente à l’aide de ce modèle l’évolution d’une macro-fissure dans des conditions de propagation auto-similaire. Dans une quatrième partie, on étudie la capacité du modèle à rendre compte des effets d’échelle et de bord : effets principaux connus caractérisant la réponse d’éprouvettes en béton. Ces études mettront en évidence la nécessité de raffiner le modèle TLS en introduisant un comportement adoucissant particulier, qui sera obtenu par une équivalence de comportement unidimensionnel entre le modèle TLS et le modèle cohésif présentée dans la partie 5. Finalement, le modèle TLS est confronté dans la partie 6 à des résultats expérimentaux mettant en jeu les effets d’échelle et de bord. En conclusion, on analyse les performances du modèle TLS et sa position dans l’ensemble des familles des modèles d’endommagement et de rupture.
[google traduction] Many observations and studies were conducted to understand how different materials degradation occurs. Although for complex composite materials, this is still today a major area of ​​research, we can consider that the physical phenomena that cause the degradation of materials known and have long been used, such as metals or cementitious materials are sufficiently understood today to try to model. If one is particularly interested in concrete, it is known that ruin under mechanical loads occurs by debonding aggregates and matrix which results in the creation of micro-cracks which then coalesce causing the onset and progression macro cracks. Different models presented in Part 1, attempted to represent these phenomena. However, none of them has the characteristics that engineers expect of such a model: relevant results with a cost of reasonable calculation. We therefore consider a model developed in recent years and named Thick Level Set or TLS. Some preliminary studies for a better understanding of the model and the parameters it contains are carried in Part 2. In the third part, it is using this model the evolution of a crack in macro conditions self-similar propagation. In the fourth part, we study the model's ability to realize economies of scale and board: main effects known characterizing the response of concrete specimens. These studies will highlight the need to refine the TLS model by introducing a particular softening behavior, which will be obtained by an equivalence of one-dimensional behavior between the TLS model and cohesive model presented in Section 5. Finally, the model faces in TLS part 6 of the experimental results involving the effects of scale and edge. Finally, we analyze the performance of the TLS model and position in all families of damage and fracture models.
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Dates et versions

tel-01391637 , version 1 (03-11-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01391637 , version 1

Citer

Andrés Parrilla Gómez. Analyses numérique et analytique couplées d'un modèle d'endommagement gradué. Modélisation et simulation. Ecole Centrale de Nantes (ECN)/ Université Nantes Angers Le Mans 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01391637⟩
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