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Doctorat

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Modélisation des structures bi-matériaux fissurées à base de béton avec la prise en compte des fissures des interfaces

Titre
Modélisation en Mécanique

SPECIALITE

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Modélisation des structures bi-matériaux fissurées à base de béton avec la prise en compte des fissures des interfaces

Sommaire:

Introduction générale Partie A : Étude théorique et modélisation numérique des fissures d’interfaces dans les bi-matériaux Chapitre I: Généralités sur la théorie et la modélisation de la rupture par X-FEM I.1. Introduction I.2. Aperçu historique sur la mécanique de la rupture I.3. Théorie de la mécanique linéaire de la rupture des mono-matériaux I.3.1. Rupture brutale I.3.2. Rupture par fatigue (Rupture progressive) I.4. Modélisation de la rupture des mono-matériaux par la X-FEM I.4.1. Rappel historique I.4.2. Méthode de partition de l’unité I.4.3. La méthode des éléments finis étendus appliquée à la mécanique linéaire de la rupture I.4.4. Construction des matrices élémentaires I.4.5. Intégration numérique I.6. La méthode de Level-Set (LSM) I.6.1. Couplage des Level-Sets à la méthode X-FEM I.7. Conclusion Chapitre II: Généralités sur la théorie et la modélisation de la rupture dans les bi-matériaux II.1. Introduction II.2. Les structures stratifiées II.3. Aperçu historique II.4. Théorie de la rupture interfaciale II.4.1. Rupture brutale II.4.2. Rupture par fatigue II.5. Modélisation de la rupture des bi-matériaux par la X-FEM II.6. Les Level-Sets des interfaces II.7. Conclusion Chapitre III: Application de la méthode du saut de déplacement aux fissures d’interfaces III.1. Introduction III.2. Évaluation du facteur d’intensité de contrainte III.3. Méthode du saut de déplacement III.3.1. Méthode à un seul saut de déplacement III.3.2. Méthode à double sauts de déplacement III.4. Conclusion Chapitre IV: Mise en œuvre numérique et validations IV.1. Introduction IV.2. Structuration du code de calcul IV.2.1. Introduction de données IV.2.2. Construction du maillage IV.2.3. Construction de la matrice de rigidité IV.2.4. Résolution du système et calcul du déplacement IV.2.5. Calcul du facteur d’intensité de contrainte IV.3. Exemples numériques de validations IV.3.1. Exemple 1 : Fissure centrale dans une plaque bi-matériau infinie IV.3.2. Exemple 2: Plaque bi-matériau sous chargement de cisaillement pur IV.3.3. Exemple 3 : Modèle bi-matériau à quatre points de flexion IV.3.4. Exemple 4: Fissure centrale dans une plaque en bi-matériau finie IV.3.5. Exemple 5: Effet de l’existence d’un vide IV.3.6. Exemple 6 : Étude de la propagation par fatigue d’une fissure centrale dans une plaque en bi- matériaux finie IV.4. Conclusion Partie B : Étude expérimentale des fissures d’interfaces dans les bi-matériaux (Cas de béton hydraulique avec béton bitumineux) Chapitre V: Etat de l’art et problématique des structures de chaussées V.1. Introduction V.2. Constitution des structures de chaussée V.3. Les types de chaussées classiques V.3.1. Chaussée souple V.3.2. Chaussée bitumineuse épaisse V.3.3. Chaussée semi-rigide V.3.4. Chaussée mixte V.3.5. Chaussée à structure inverse V.3.6. Chaussée rigide V.4. Problématique et réalisation des chaussées composites V.5. Les chaussées composites récentes V.5.1. Domaines d’application des chaussées composites récentes V.6. Fonctionnement d’une chaussée V.6.1. Les sollicitations liées au trafic V.6.2. Les sollicitations d’origine thermiques V.7. Modes de rupture des chaussées fissurées V.7.1. Mode I (Ouverture) V.7.2. Mode II (Cisaillement) V.7.3. Mode mixte V.8. Dégradation des chaussées V.9. Conclusion Chapitre VI: Méthodes expérimentales et préparation des éprouvettes VI.1. Introduction VI.2. Préparation du béton bitumineux VI.2.1. Matières premières utilisées VI.2.1.1. Les granulats VI.2.1.1.1. Caractéristiques intrinsèques des granulats VI.2.1.1.2. Analyse granulométrique des granulats VI.2.1.2. Le bitume VI.2.2. Formulation des mélanges bitumineux VI.2.2.1. Choix de la formulation granulaire VI.2.2.2. Détermination des teneurs en bitume VI.2.2.3. Composition des mélanges VI.2.3. Préparation des éprouvettes d’essais VI.2.4. Essais de performance mécanique VI.2.4.1. Essai de MARSHALL VI.2.4.2. Essai de tenue à l’eau DURIEZ VI.2.4.3. Essai à la presse a cisaillement giratoire «PCG» VI.3. Préparation du béton hydraulique VI.3.1. Matières premières utilisées VI.3.1.1. Le ciment VI.3.1.2. Les granulats VI.3.1.2.1. Analyse granulométrique des granulats VI.3.1.2.2. Caractérisation physico-mécanique des granulats VI.3.1.3. L’eau de gâchage VI.3.2. Formulation du béton VI.3.2.1. Essai d’affaissement au cône d’Abrams VI.3.3. Préparation des éprouvettes d’essais VI.3.4. Mesures expérimentales VI.3.4.1. Résistance à la compression VI.3.4.2. Résistance à la traction (flexion trois points) VI.4. Conclusion Chapitre VII: Essais expérimentaux sur les échantillons bi-matériaux VII.1. Introduction VII.2. Développement de l’appuie théorique pour l’évaluation du FIC expérimental VII.3. Présentation de la machine d’essai utilisée VII.4. Essai de traction uni-axiale sur des échantillons bi-matériaux avec une fissure interfaciale VII.5. Essais de rupture brutale VII.5.1. Effet de l’âge du béton bitumineux VII.5.2. Effet de la longueur de fissure VII.6. Essais de rupture par fatigue VII.6.1. Processus d’exploitation d’un test de rupture par fatigue VII.6.2. Montage expérimental pour les essais de traction sur les échantillons fissurés VII.6.3. Résultats et discussions VII.7. Conclusion Conclusion générale et perspectives Références bibliographiques

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