Micromécanique des matériaux granulaires PDF Download

Author: Bernard Cambou
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ISBN: 9782746202290
Category : Granular materials
Languages : fr
Pages : 332

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Author: NOUREDDINE.. GUEDDOUM
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Category :
Languages : fr
Pages : 149

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LA DESCRIPTION DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES MATERIAUX GRANULAIRES BASEE SUR LA NATURE DE CES MATERIAUX CONSTITUES DE GRAINS INDIVIDUELS OU DE PARTICULES DISCRETES EST UNE DEMARCHE JUSTIFIEE. UNE DOUBLE CARACTERISATION MECANIQUE ET MICROMECANIQUE DES MATERIAUX GRANULAIRES S'IMPOSE DANS LE CADRE DE L'ETUDE DE LEUR COMPORTEMENT. LA PREMIERE CONSISTE A IDENTIFIER LES PARAMETRES MACROSCOPIQUE STATIQUES ET CINEMATIQUES, BEAUCOUP DE LOIS DE COMPORTEMENT ET DE CRITERES ONT ETE PROPOSES DANS CE DOMAINE. LA SECONDE CARACTERISE LES PARAMETRES ET LES VARIABLES LOCAUX. LE PASSAGE DU MILIEU GLOBAL AU MILIEU LOCAL ET L'INVERSE EST UNE DIFFICULTE MAJEURE POUR CE GENRE DE MODELISATION. LA METHODE DES ELEMENTS DISTINCTS PROPOSEE ET DEVELOPPEE PAR CUNDALL UTILISE LE MEME PRINCIPE AVEC CERTAINES HYPOTHESES. CETTE TECHNIQUE PEUT ETRE AUSSI BIEN APPLIQUEE A DES DISQUE QU'A DES SPHERES. DEUX PROGRAMMES SONT TIRES DE CETTE METHODE: BALL ET TRUBAL. CE DERNIER PRESENTE CERTAINS AVANTAGES TEL QUE L'ELIMINATION DES FRONTIERES (PAROIS) ET PERMET DE SIMULER LE COMPORTEMENT DES PARTICULES SPHERIQUES DANS UN PLAN. DES SIMULATIONS NUMERIQUES ONT ETE EFFECTUEES SUR PLUSIEURS ECHANTILLONS DE BILLES DE VERRE A L'AIDE DU MODELE NUMERIQUE. LA COMPARAISON ENTRE CES SIMULATIONS ET DES ESSAIS REALISES AU LABORATOIRE TEL QUE L'ESSAI TRIAXIAL ET L'ESSAI DE CISAILLEMENT DIRECT DONNE UNE BONNE CONCORDANCE DES RESULTATS

Author: Ahmad-Reza Mahboubi-Ardakani
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Languages : fr
Pages : 208

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Le comportement des matériaux granulaires est souvent décrit à partir des modèles basés sur la théorie des milieux continus. Néamoins certains aspects de ce comportement ne s'expliquent qu'à partir des phénomènes locaux de nature tout à fait discontinue. Une autre approche pour décrire le comportement mécanique des matériaux granulaires est basée sur les mécanismes locaux (forces et déplacements), elle est dite approche micromécanique. L'une des étapes importantes de cette approche est de décrire les forces de contact à partir des contraintes dans le milieu (localisation statique). L'objet de ce travail est de répondre à cet objectif en établissant une expression permettant de définir la distribution des forces de contact pour un milieu formé de particules cylindriques ou sphériques dans un arrangement quelconque. Après avoir proposé l'expression des forces de contact et en écrivant les conditions locales d'instabilité, un critère de plasticité global a été proposé. La validation de l'expression proposée nécessite des informations au niveau des contacts et des particules. Les méthodes expérimentales sont souvent incapables de fournir de telles informations, aussi les simulations numériques sont apparues comme un moyen expérimental performant. Parmi les méthodes de simulation numérique discrète la méthode des éléments discrets s'est imposée ces dernières années. Cette méthode est basée sur les lois du mouvement de corps rigides et les lois de contact des particules. Les simulations effectuées sur des assemblages polydisperses de 1000 particules cylindriques et sphériques montrent que le comportement simulé est représentatif des milieux granulaires réels. La comparaison des distributions de forces de contact obtenues par simulation numérique et celles obtenues à partir de l'expression analytique proposée montre une bonne concordance.

Author: FADILA.. OUDJEHANE
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 198

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LES MATERIAUX GRANULAIRES COMPOSES DE GRAINS DISTINCTS CONSTITUENT UNE PART IMPORTANTE DE NOTRE ENVIRONNEMENT. LEUR COMPORTEMENT MECANIQUE ETANT LIE A LA MICROSTRUCTURE, IL EST INDISPENSABLE D'ANALYSER ET DE QUANTIFIER LES PHENOMENES PHYSIQUES LOCAUX. POUR CELA, UNE APPROCHE MICROMECANIQUE QUI PERMET LE PASSAGE DU COMPORTEMENT DU MILIEU A L'ECHELLE DU GRAIN AU COMPORTEMENT DU MILIEU A L'ECHELLE DU MILIEU CONTINU S'IMPOSE. CETTE APPROCHE PEUT ETRE CONDUITE DE MANIERE EXPERIMENTALE, NUMERIQUE ET ANALYTIQUE. CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS LE CADRE DE CETTE APPROCHE MICROMECANIQUE DE TYPE NUMERIQUE PAR L'UTILISATION DE LA METHODE DES ELEMENTS DISTINCTS. NOUS ABORDONS PAR CES TROIS APPROCHES, L'ETUDE DES FORCES DANS UN MILIEU NON PESANT SOUS L'ACTION D'UN CHAMP DE CONTRAINTE ISOTROPE. NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A L'ETUDE DU COMPORTEMENT MECANIQUE EN SIMULANT DES ESSAIS HOMOGENES. NOUS AVONS ENFIIN ABORDE LE PROBLEME DU FONCAGE D'UN PIEU DANS UN MILIEU PULVERULENT. NOUS NOUS SOMMES ATTACHES A TROUVER UNE CARACTERISTIQUE DE LA STRUCTURE GRANULAIRE A PARTIR DU SIGNAL DE REPONSE. APRES ANALYSE DU BRUIT DE FOND DU SIGNAL, NOUS AVONS TROUVE DES LONGUEURS CARACTERISTIQUES QUI POURRAIENT REPRESENTER LES DIFFERENTES TAILLES DES GRAINS UTILISES DANS LE MATERIAU. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT TOUT L'INTERET DE CETTE METHODE ET DU BESOIN DE SON DEVELOPPEMENT

Author: Bernard Cambou
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118623088
Category : Science
Languages : en
Pages : 263

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Nearly all solids are compised of grains. However most studies treat materials as a continious solid. The book applies analysis used on loose granular materials to dense grainular materials. This title’s main focus is devoted to static or dynamic loadings applied to dense materials, although rapid flows and widely dispersed media are also mentioned briefly. Three essential areas are covered: Local variable analysis: Contact forces, displacements and rotations, orientation of contacting particles and fabric tensors are all examples of local variables. Their statistical distributions, such as spatial distribution and possible localization, are analyzed, taking into account experimental results or numerical simulations. Change of scales procedures: Also known as “homogenization techniques”, these procedures make it possible to construct continuum laws to be used in a continuum mechanics approach or performing smaller scale analyses. Numerical modeling: Several methods designed to calculate approximate solutions of dynamical equations together with unilateral contact and frictional laws are presented, including molecular dynamics, the distinct element method and non-smooth contact dynamics. Numerical examples are given and the quality of numerical approximations is discussed.

Author: Jamila Rahmoun
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Languages : fr
Pages : 140

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Les propriétés physiques des milieux granulaires trouvent leur origine à l'échelle locale des contacts entre les grains. Cette étude est consacrée à l'analyse de l'influence de ces contacts sur le comportement global du matériau à diffërentes échelles. Nous développons dans la première partie de ce mémoire, une approche continue qui s'affranchit des limitations de la théorie de Janssen et permet de calculer les contraintes dans un matériau granulaire ensilé. Cette approche permet également de représenter aussi bien qualitativement que quantitativement l'effet d'écrantage dans les silos. Dans une seconde partie, une modélisation du phénomène d'écrantage est effectuée à partir des simulations numériques discrètes réalisées avec le code MULTICOR. Nous calculons les contraintes moyennes s'exerçant au niveau des parois lors du remplissage d'un silo par un milieu granulaire polydisperse. Une bonne concordance est observée entre les résultats des simulations numériques discrètes et ceux de l'approche continue développée dans la première partie. Une autre conséquence de l'existence de contacts privilégiés entre les grains est l'anisotropie caractéristique des matériaux granulaires. Dans la dernière partie, nous développons une approche micromécanique qui permet de modéliser cette anisotropie par l'intermédiaire d'un tenseur de texture d'ordre quatre. Nous proposons une hypothèse cinématique générale qui est incorporée dans un schéma d'homogénéisation des milieux granulaires anisotropes et comparée, dans le cas isotrope, à des simulations numériques discrètes existant dans la littérature. Les tendances qualitatives et quantitatives des résultats sont tout à fait satisfaisantes.

Author: Fabrice Emeriault
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Languages : fr
Pages : 161

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Dans le cadre de la modélisation du comportement mécanique des matériaux granulaires, l'idée de revenir à la base de la physique de ces matériaux, à savoir qu'ils sont constitués de grains individuels, s'est récemment développée. L'approche micromécanique a alors pour but de fournir, à partir de considérations simples sur la physique du contact interparticulaire, des modèles de comportement réalistes même pour des sollicitations complexes. Si les approches de type homogénéisation micromécanique sont maintenant bien répandues dans le domaine des matériaux continus hétérogènes, elles sont encore peu utilisées pour la modélisation des géomatériaux. C'est cette adaptation que nous nous proposons de faire ici. La principale difficulté provient de la nature différente des variables globales et locales représentatives du milieu. A l'échelle macroscopique, les variables sont continues et tensorielles, alors qu'au niveau local, il faut prendre en considération des variables discrètes et vectorielles. C'est donc au niveau des opérations de passage du niveau global au niveau local et inversement que va se faire la différence avec les techniques d'homogénéisation de matériaux continus hétérogènes. La première partie de ce rapport est consacrée a la mise en place de toutes les opérations servant a la description microscopique et macroscopique du milieu. La deuxième partie présente l'aspect le plus simple de l'homogénéisation, c'est-à-dire le cas ou la loi locale est élastique. Enfin dans la troisième partie, la loi locale est supposée pouvoir rendre compte de phénomènes irréversibles.

Author: Michel Badetti
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Languages : fr
Pages : 0

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Nous reportons dans ce travail le comportement mécanique, dans le régime solide et en écoulement, de matériaux granulaires liés par un liquide non saturant, qui intervient par sa viscosité et par des effets capillaires. De tels matériaux, intermédiaires entre les assemblages granulaires secs et les suspensions très concentrées, sont étudiés expérimentalement et par simulations discrètes depuis la microstructure jusqu'au comportement macroscopique. Ainsi, on adopte une démarche multi-échelle, dont l'objectif est d'établir les fondements de la compréhension des phénomènes capillaires et/ou visqueux, qui interviennent dans la formulation de lois de comportement, et d'y intégrer une caractérisation de la microstructure de ces matériaux. Nous nous intéressons notamment au modèle d'interactions capillaire et visqueuse par ponts simples, dans un cadre où l'on fait varier l'inertie, le degré de confinement, le degré de friction du matériau ainsi que la quantité de liquide introduite. Pour répondre à cet objectif, ce travail de thèse s'articule autour des trois volets suivants :- Un travail de rhéologie expérimentale macroscopique sur matériau modèle (billes de polystyrènes monodisperses, mouillées avec une huile de silicone newtonienne) qui nous permet de délimiter des régimes d'écoulement et de caractériser l'influence de l'effet cohésif. Le format expérimental adopté nous permet de cisailler les échantillons sur des temps très longs et d'atteindre des régimes d'écoulement stationnaires. Ainsi, à l'instar des matériaux secs, on retrouve des régimes quasistatiques puis inertiels à mesure que la vitesse d'écoulement augmente. On met aussi en avant une très forte influence de l'effet cohésif qui tend à augmenter drastiquement la résistance au cisaillement et à diminuer la compacité de nos échantillons.- Des expériences de microtomographie à rayons X qui permettent d'étudier la microstructure à l'état statique. On remarque notamment une bonne homogénéité des échantillons, qu'ils soient faiblement ou fortement saturés. On détecte aussi un nombre non-négligeable de morphologies capillaires complexes, ce qui, par comparaison aux résultats de rhéologie macroscopique, ne semble pas influencer les propriétés d'écoulement. Ce résultat est particulièrement intéressant puisqu'il montre la capacité du modèle d'interactions par pont simple à décrire le comportement de systèmes à priori hors de sa portée descriptive.- Des simulations numériques discrètes qui nous permettent d'élargir fortement la gamme de paramètres étudiés, notamment avec des caractéristiques du matériau comme la friction de Coulomb. L'étude micromécanique, permise par les simulations, autorise aussi l'analyse des questions d'anisotropie, de coordination et de contraintes capillaires. On met en avant l'importance des interactions capillaires à distance lors de l'utilisation d'un modèle de contraintes effectives. Les limites de ce modèle, usuellement adapté à la description du comportement en régime quasi-statique, sont aussi testées et discutées dans le régime inertiel. La bonne concordance entre résultats expérimentaux et numériques nous aura permis de valider et calibrer un modèle numérique qui, en retour, aura donc fourni une analyse viable des effets microstructurels pour la compréhension du comportement et la transition de l'échelle microscopique à l'échelle macroscopique.

Author: François Nicot
Publisher:
ISBN: 9782746218772
Category :
Languages : fr
Pages : 394

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Author: Fabian Dedecker
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 165

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Ces derniers années ont vu le développement de nombreux travaux de recherche portant sur la modélisation du comportement des matériaux granulaires à partir d'approches de type micromécanique. Ces approches doivent permettre de relier deux échelles à priori bien distinctes : celle du grain et des contacts, et celle du milieu granulaire dans son ensemble. Elles cherchent ainsi à décrire, contrairement aux modèles phénoménologiques, le comportement des matériaux granulaires à partir de considérations simples sur la physique du contact interparticulaire. L'objectif principal de cette étude est l'amélioration de ces modélisations en realisant une analyse de certains phénomènes locaux, généralement négligés dans les modélisations actuelles. Pour mener à bien ces travaux, deux types d'approches ont été utilisés : - une approche théorique, par homogénéisation statistique fondée principalement sur la variable orientation du contact ; - une approche numérique, par utilisation d'un code de calcul basé sur la méthode des éléments discrets (PFC2D). Ces deux approches, totalement complémentaires, ont été la clé de voûte de ce travail de recherche, par une comparaison continuelle de celles-ci. Ce travail vise à analyser et améliorer trois axes de l'approche micromécanique : - la cinématique des matériaux granulaires, avec pour objectif l'étude des liens entre les cinématiques locales (roulement, glissement et déplacement des particules qui ne sont pas en contact) et le tenseur de déformation ; - l'influence des couples de contact sur le comportement microscopique et macroscopique, ainsi que l'intérêt de leur prise en compte dans les modélisations micromécaniques ; - l'étude de la rupture des milieux granulaires cimentés, avec pour objectif la détermination des propriétés macroscopiques de rupture, à partir des paramètres du comportement microscopique.