Modélisation de la rupture quasi-fragile d'un béton à l'échelle mésoscopique

Alexandre Gangnant (1)

1 I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux

In this current thesis, a concrete damage model at mesoscale is used, i.e., at the Fracture Process Zone scale. Based on Fichant theory, the mesoscopic isotropic damage model is able to give an internal length. Within the framework of equivalent Linear Elastic Fracture Mechanics (eq.LEFM), the FPZ internal length is directly estimated from Resistance Curve (known as R-Curve). With the use of R-curve and damaged activated sites analyses (such as average distance, barycenter position or dissipated energy distribution), the FPZ development and the steady state propagation of the main crack are highlighted. Wedge Splitting Tests (WST) are also carried out in order to assess fracture properties and to enrich the analysis of the fracture behaviour of concrete through the isotropic damage model. Finally, the consequences of FPZ confinement inside the Wedge Splitting Specimen and on fracture properties are illustrated and discussed.

Cette thèse propose une modélisation de l’endommagement du béton à l’échelle mésoscopique, i.e., à l’échelle du grain et de la zone d’élaboration de la fissure. Basé sur la théorie d’endommagement de Fichant, le modèle mésoscopique rend compte de l’existence d’une longueur interne conséquente. Cette longueur interne est déterminée à partir de courbes de Résistance au sens de la Mécanique Linéaire de la Rupture équivalente. De part ces courbes et différents post-traitements numériques concernant les sites à endommagement actifs (distances, position barycentre et champ d’énergie dissipée) , le développement de la zone d’élaboration (FPZ) et la phase de propagation auto-similaire de la fissure principale sont clairement mis en évidence. Des essais Wedge Splitting (WS) sont également menés afin d’enrichir l’analyse du comportement à la rupture du béton au travers du modèle d’endommagement isotrope. Enfin, les conséquences néfastes du confinement de la zone d’élaboration dans les éprouvettes WS sur l’estimation des propriétés de rupture sont illustrées et discutées.

Mots clés: damage; mesoscopic; concrete; finite element; quasi-brittle; fracture process zone

Mots clés: endommagement; mésoscopique; béton; éléments-finis; quasi-fragile; zone d’élaboration de la fissure

Domaines: Mécanique des structures [physics.class-ph]; Mécanique des matériaux [physics.class-ph]; Mécanique des solides [physics.class-ph]; Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]; Structures; Matériaux composites et construction

Alexandre Gangnant. Modélisation de la rupture quasi-fragile d'un béton à l'échelle mésoscopique. 34èmes Rencontres Universitaires de Génie Civil de l'AUGC (RUGC 2016), May 2016, Liège, Belgique. ⟨hal-01528938⟩