Accès direct au contenu

ENS Cachan

Version anglaise
Recherche avancée
aide Portail documentaire


Accueil > Recherche > Séminaires et Colloques

Recherche - Valorisation

DEAP : Un modèle particulaire-lattice pour étudier le comportement mécanique des matériaux quasi-fragiles

le 12 janvier 2017
13h30

Cécile Oliver-Leblond, Maître de Conférences au LMT à l'ENS Paris-Saclay, interviendra lors d'un séminaire à l'amphi e-media (Bât. Léonard de Vinci) sur le campus de Cachan.

Dans le contexte général de réduction des coûts écologiques et économiques, l'étanchéité, la durabilité et la sûreté sont devenues des fonctionnalités cruciales pour les structures en béton et béton armé. Ainsi, il est maintenant nécessaire d'être capable de prévoir la fissuration de ces structures. Or, celle-ci est fortement influencée par l'hétérogénéité à l'échelle mésoscopique, c'est-à-dire l'échelle du granulat.

Les modèles discrets (lattices ou particulaires) sont adaptés à la représentation des milieux hétérogènes et discontinus. Leur application pour le calcul de structures n'est pas encore courante mais est envisageable avec la mise en place de techniques de calcul à hautes performances. En attendant, ces méthodes discrètes peuvent être utilisées comme outils d'expérimentation numérique -- pour établir et identifier les équations constitutives d'une modèle continu [1] -- ou comme outils de post-traitement -- pour extraire des informations fines sur la fissuration à partir de résultats d'un calcul continu [2].

Le premier modèle lattice a été introduit en 1941 pour résoudre des problèmes classiques d'élasticité [3]. Le matériau élastique est discrétisé à l'aide d'éléments 1D -- ressorts ou poutres -- qui permettent le transfert d'efforts entre les noeuds formant le treillis. Le développement des simulations numériques a permis son extension à l'étude du comportement à rupture en considérant un comportement fragile pour les éléments formant ce treillis [4]. L'approche a ensuite été appliquée à la rupture quasi-fragile du béton soumis à de la traction [5,6]. Cependant, ces modèles ne permettent pas de représenter la fissuration sous compression.

Les modèles particulaires ont été proposés en 1979 pour étudier le comportement des assemblages granulaires [7]. Pour ces applications, seuls les efforts de contact étaient nécessaires. Une version cohésive a été proposée [8] mais n'offre pas la simplicité des modèles lattices ce qui augmente conséquemment le temps de calcul.

Le modèle DEAP combine l'approche lattice et l'approche particulaire [9,10,11]. Le béton est représenté via un assemblage de particules polygonales liées par des poutres fragiles. Après rupture des poutres, des efforts de contact frottant sont introduits entre les particules. Généralement, les modèles lattice ou particulaire-lattice exhibent un comportement très fragile qui diffère donc de celui du béton. Nous montrons que la re-formulation du critère de rupture locale et l'introduction d'hétérogénéités à l'échelle des propriétés matériaux permettent de reproduire le comportement quasi-fragile du béton. Dans ce cadre, la procédure d'identification des paramètres est revue.

Enfin, un ensemble de perspectives d'application de ce modèle seront présentées : étude de l'anisotropie induite par la fissuration, étude du béton armé, extension à la maçonnerie non-appareillée ou encore étude de la fissuration due au retrait dans les matériaux cimentaires.


[1] M. Vassaux, B. Richard, F. Ragueneau, A. Millard. Regularised crack behaviour effects on continuum modelling of quasi-brittle materials under cyclic loading. Engineering Fracture Mechanics, 149:18--36,2015.
[2] C. Oliver-Leblond, A. Delaplace, F. Ragueneau, B. Richard. Non-intrusive global/local analysis for the study of fine cracking. Int. J. Numer. Anal. Met., 37(8):973--992,2013.
[3] A. Hrennikoff. Solution of problems of elasticity by the framework method. Journal of applied mechanics, 8(4):169--175,1941.
[4] H.J. Herrmann, A. Hansen, S. Roux. Fracture of disordered, elastic lattices in two dimensions. Physical Review B, 39(1):637--648,1989.
[5] Z.P. Bazant, M. Tabbara, M. Kazemi, G. Pijaudier-Cabot. Random particle model for fracture of aggregate and fibre composites. J. Eng. Mech., 116(8):1686--1705,1990.
[6] E. Schlangen, J.G.M. Van Mier. Experimental and numerical analysis of micromechanisms of fracture of cement-based composites. CCC, 14:105--118,1992.
[7] P.A. Cundall, O.D.L. Strack. A discrete numerical model for granular assemblies. Geotechnique, 29:47--60,1979.
[8] K. Meguro, M. Hakuno. Fracture analyses of concrete structures by the modified distinct element method. Structural Engineering/Earthquake Engineering, 6(2):283--294,1989.
[9] G.A. D'Addetta, F. Kun, E. Ramm. On the application of a discrete model to the fracture process of cohesive granular materials. Granular Matter, 4:77--90,2002.
[10] A. Delaplace. Modélisation discrète appliquée au comportement des matériaux et des structures. Mémoire d'habilitation à diriger des recherches de l'Ecole Normale Supérieure de Cachan, 2008.
[11] M. Vassaux, B. Richard, F. Ragueneau, A. Millard, A. Delaplace. Lattice models applied to cyclic behavior description of quasi-brittle materials: advantages of implicit integration. Int. J. Numer. Anal. Met., 39(7):775--798,2015.

Type :
Séminaires - conférences
Lieu(x) :
Campus de Cachan
Amphi e-média
Bâtiment Léonard De Vinci - ENS Cachan
61, avenue du Président Wilson 94230 Cachan
Plan d'accès

Recherche d'une actualité

Recherche d'une actualité