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Sommaire: Identification et analyse de l’endommagement par fatigue des matériaux granulaires à base polymère
INTRODUCTION
CHAPITRE 1. ÉLÉMENTS DE BIBLIOGRAPHIE
1.1 Introduction
1.2 Constituants du béton
1.3 Analyse experimentale
1.3.1 Comportement sous sollicitations statiques
1.3.1.1 Comportement en compression
1.3.1.2 Comportement en traction
1.3.1.3 Comportement en flexion
1.3.2 Comportement en fatigue
1.3.2.1 Phénomène de fatigue
1.3.2.2 Types de sollicitation dans les essais de fatigue
1.3.2.3 Choix du mode de sollicitation
1.3.2.4 Mécanismes de la fatigue du béton
1.3.2.5 Déformation et endommagement du béton en fatigue
1.4 Émission acoustique
1.4.1 Définition
1.4.2 Paramétres d’émission acoustique discrète
1.4.3 Localisation des sources d’endommagement
1.4.4 Identification de la signature acoustique des mécanismes d’endommagement
1.4.4.1 Analyse monoparamètre
1.4.4.2 Analyse statistique multivariable
1.5 Endommagement des matériaux granulaires
1.5.1 Mécanismes d’endommagement
1.5.2 Critères de rupture
1.5.2.1 Critère de la contrainte maximale
1.5.2.2 Critère de la déformation maximale
1.5.2.3 Critère énérgétique
1.6 Études numériques de la propagation de l’endommagement
1.7 Conclusions
CHAPITRE 2. IDENTIFICATION ET SUIVI DES MÉCANISMES D’ENDOMMAGEMENT EN STATIQUE
2.1 Matériau (béton polymère )
2.1.1 Introduction
2.1.2 Mise en oeuvre
2.2 Méthode utilisée
2.2.1 Echantillons modèles
2.2.2 Dispositif experimental
2.2.3 Analyse statistique multivariable
2.2.3.1 Algorithme de coalescence floue
2.2.3.2 Analyse en composantes principales
2.3 Résultats
2.3.1 Echantillons modèles I
2.3.1.1 Suivi de l’activité acoustique
2.3.1.2 Observation des faciès de rupture
2.3.2 Echantillons modèles II
2.3.2.1 Suivi de l’activité acoustique
2.3.2.2 Observation des faciès de rupture
2.3.3 Echantillons modèles III
2.3.3.1 Suivi de l’activité acoustique
2.3.3.2 Observation des faciès de rupture
2.3.4 Béton polymère
2.3.4.1 Suivi de l’activité acoustique
2.3.4.2 Observation des faciès de rupture
2.4 Résultats de l’Analyse statistique multivariable
2.4.1 Echantillons modèles I
2.4.2 Echantillons modèles II
2.4.3 Echantillons modèles III
2.4.4 Béton polymère
2.4.5 Synthèse des signatures des mécanismes d’endommagement
2.5 Conclusions
CHAPITRE 3. ANALYSE DE L’ENDOMMAGEMENT DU MATERIAU EN FATIGUE
3.1 Introduction
3.2 Conditions des essais
3.3 Analyse par émission acoustique
3.3.1. Suivi de l’activité acoustique en fatigue
3.3.2. Résultats en terme de localisation
3.3.3. Observation des faciès de rupture
3.3.4. Analyse statistique multivariable
3.4 Analyse du comportement mécanique au cours des essais de fatigue
3.4.1 Évolution de la rigidité
3.4.2 Durée de vie
3.5. Description du comportement mécanique du matériau en fatigue
3.5.1 Introduction
3.5.2 Etat de l’art sur la modélisation et l’estimation de la durée de vie
3.5.2.1 Théories basées sur la résistance résiduelle
3.5.2.2 Théories basées sur la rigidité résiduelle
3.5.2.3 Théories basées sur l’endommagement
3.5.3 Description du comportement en fatigue du béton polymère
3.5.3.1 Description de la rigidité
3.5.3.2 Description de la durée de vie
3.5.3.2 Description de l’endommagement
3.5.4 Application de la modélisation
3.5.4.1 Évaluation des parametres de la modélisation
3.5.4.2 Courbe de Wöhler
3.5.4.3 Evolution de l’endommagement en fonction du nombre de cycles
3.6 Conclusions
CHAPITRE 4. ANALYSE PAR ÉLÉMENTS FINIS DE L’ENDO-MMAGEMENT PAR FATIGUE DU MATERIAU
4.1 Introduction
4.2 Procédure de l’analyse de l’endommagement au cours de la fatigue
4.2.1 Méthode utilisée
4.2.2 Conditions aux limites et maillage de l’éprouvette
4.2.3 Modélisation de l’hétérogénéité du béton à base polymère
4.2.4 Détermination des éléments endommagés
4.2.5 Algorithme du programme
4.3 Application et résultats
4.3.1 Résultats
4.3.2 Effet de la répartition des contraintes à la rupture dans la structure
4.3.3 Effet d’écart de l’intervalle de distribution des contraintes à la rupture
4.3.4 Influence du niveau de chargement
4.3.5 Courbe de Wöhler
4.4 Conclusions
CONCLUSIONS GÉNÉRALES
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Extrait du mémoire identification et analyse de l’endommagement par fatigue des matériaux granulaires à base polymère
Chapitre 1 : Eléments de bibliographie
1.1 INTRODUCTION
La construction des superstructures de Génie Civil a toujours été un besoin indispensable à l’homme. Ces constructions à usage industriel, de transport ou d’habitation nécessitent, pour leur conception, une connaissance fine des matériaux qu’elles utilisent, et des moyens de calculs puissants et fiables pour en vérifier la stabilité vis-à-vis des sollicitations auxquelles elles sont soumises.
Pour réaliser cet objectif, la simulation est un moyen efficace pour concevoir et analyser le comportement d’ouvrages complexes. Encore faut-il disposer de lois de comportement des matériaux utilisés, capables de rendre compte des principaux phénomènes physiques mis en jeu. Cet aspect du problème a fait l’objet de nombreux travaux de recherche, particulièrement dans le domaine rapide (choc). Les travaux expérimentaux et théoriques menés à ce sujet sont donc naturellement orientés vers l’étude de la réponse du matériau et de la structure en bétonarmé sollicitée dans les conditions suivantes: comportement multiaxial, confinement, dissipation suite à des chargements cycliques, amortissement de structure, adhérence acier-béton, phénomène de fatigue, durabilité….
Par ailleurs, les avancées réalisées dans la connaissance de la structure physicochimique du béton et de sa formulation ont permis d’améliorer largement les performances de celui-ci. La conséquence de ces études est l’apparition de plusieurs matériaux granulaires.
Ces matériaux sont appelés béton ordinaire, béton à hautes performances (BHP), béton modifié aux résines (Béton imprégné de
résine, Béton additionné de résine), béton de résine (époxy, polyester …), les enrobés bitumineux…etc.
Des progrès sensibles concernant la qualité du matériau ont déjà permis la conception de structures de génie civil plus audacieuses (fig.1.1).
Pour en assurer un bon niveau de sécurité et de durabilité, il est encore nécessaire d’approfondir la compréhension du comportement mécanique de ces nouveaux matériaux. Ceci permettra de mettre au service des concepteurs de bureaux d’études des modèles de comportement fiables pour une gamme élargie de bétons et de types de sollicitations.
1.2 CONSTITUANTS DU BETON
La structure du béton est composée de deux principaux constituants : les granulats et la matrice :
a) Les granulats représentent en moyenne 70% du volume du béton, on les trouve sous forme de sables, de graviers ou de cailloux. Ils sont considérés comme un renfort mé-canique, et ils sont traités comme des inclusions. Les granulats sont obtenus à partir des carrières de roches massives, de gisements alluvionnaires et artificiels tels que les laitiers expansés, les argiles expansées et les schistes expansés. Ils conditionnent la compacité du matériau ainsi que ses caractéristiques mécaniques.
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