Modélisation multi-échelle de l'endommagement et de l'émission acoustique dans les roches PDF Download
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Author: Anca Dobrovat Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
La modélisation de la rupture des géo-matériaux constitue un important défi pour les applications telles que la séquestration du CO2 , le stockage de déchets nucléaires, la production des hydrocarbures ainsi que les projets de génie civil concernant les tunnels ou les excavations. L'objectif de cette thèse est de développer des lois d'évolution macroscopiques d'endommagement à partir des descriptions explicites de la rupture à l'échelle microscopique en vue de la modélisation du comportement d'endommagement à long terme des sites de stockage géologique. L'approche adoptée est basée sur l'homogénéisation par développements asymptotiques et la description énergétique de la propagation des micro-fissures, qui permettent l'obtention des lois d'endommagement et conduisent à une quantification explicite de l'énergie de l'émission acoustique associée à la rupture. Les modèles obtenus sont capables de prédire la dégradation des modules d'élasticité en raison de l'évolution des micro-fissures. Cette représentation permet de modéliser la propagation des ondes dans un milieu à endommagement évolutif. Deux types de modèles d'endommagement seront proposés: indépendants de temps et dépendants de temps. Les modèles dépendants de temps décrivent l'évolution progressive quasi-fragile de la micro-fissuration. Dans les modèles dépendants de temps, l'évolution des micro-fissures est décrite à travers un critère sous-critique et la propagation mixte, par branchement. En utilisant le modèle dépendant de temps, des simulations seront faites à trois niveaux: du laboratoire, du tunnel et du réservoir.
Author: Anca Dobrovat Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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La modélisation de la rupture des géo-matériaux constitue un important défi pour les applications telles que la séquestration du CO2 , le stockage de déchets nucléaires, la production des hydrocarbures ainsi que les projets de génie civil concernant les tunnels ou les excavations. L'objectif de cette thèse est de développer des lois d'évolution macroscopiques d'endommagement à partir des descriptions explicites de la rupture à l'échelle microscopique en vue de la modélisation du comportement d'endommagement à long terme des sites de stockage géologique. L'approche adoptée est basée sur l'homogénéisation par développements asymptotiques et la description énergétique de la propagation des micro-fissures, qui permettent l'obtention des lois d'endommagement et conduisent à une quantification explicite de l'énergie de l'émission acoustique associée à la rupture. Les modèles obtenus sont capables de prédire la dégradation des modules d'élasticité en raison de l'évolution des micro-fissures. Cette représentation permet de modéliser la propagation des ondes dans un milieu à endommagement évolutif. Deux types de modèles d'endommagement seront proposés: indépendants de temps et dépendants de temps. Les modèles dépendants de temps décrivent l'évolution progressive quasi-fragile de la micro-fissuration. Dans les modèles dépendants de temps, l'évolution des micro-fissures est décrite à travers un critère sous-critique et la propagation mixte, par branchement. En utilisant le modèle dépendant de temps, des simulations seront faites à trois niveaux: du laboratoire, du tunnel et du réservoir.
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DANS LE CADRE DE L'ETUDE APPROFONDIE DES MECANISMES DE RUPTURE ET D'ENDOMMAGEMENT DES MATERIAUX HETEROGENES DE TYPE BETON, NOUS AVONS MIS AU POINT UNE PROCEDURE DE REANALYSE LOCALE, PERMETTANT DE DECRIRE LE COMPORTEMENT ET L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT AU COURS DU CHARGEMENT D'UNE STRUCTURE. LE MODELE PROPOSE EST BASE D'UNE PART SUR UNE REPARTITION STATISTIQUE DES CRITERES DE RUPTURE ET SUR UN COMPORTEMENT LOCAL DE TYPE ELASTIQUE-FRAGILE. LE MODELE PREND EN COMPTE CERTAINS DES RESULTATS OBTENUS AU COURS DE L'ETUDE DE L'ENDOMMAGEMENT PAR EMISSION ACOUSTIQUE DU BETON ET DES ROCHES COLMATEES. POUR LES ESSAIS DE TRACTION, LA PREMIERE RUPTURE CORRESPOND A UNE CONTRAINTE MOYENNE MESUREE EGALE A LA BORNE INFERIEURE #M#I#N DE LA DISTRIBUTION DES CONTRAINTES DANS L'EPROUVETTE. DANS LE CAS D'UN ENDOMMAGEMENT DIFFUS, APRES UNE PREMIERE RUPTURE, LA RIGIDITE DE L'EPROUVETTE DECROIT PROGRESSIVEMENT. CETTE DECROISSANCE SE POURSUITE JUSQU'A LA PROGRESSION LOCALISEE DE L'ENDOMMAGEMENT. DANS LE CAS D'UN ENDOMMAGEMENT LOCALISE, LA CONTRAINTE A LA RUPTURE MESUREE SUR LES COURBES CHARGES-DEPLACEMENTS CORRESPOND A LA VALEUR LA PLUS FAIBLE DES CONTRAINTES A LA RUPTURE DES HETEROGENEITES. LES VALEURS RELEVEES SUR LES COURBES CHARGES-DEPLACEMENTS DES CONTRAINTES A LA RUPTURE VARIENT DE #M#I#N A 1,4 #M#I#N SUIVANT LES CONDITIONS (REPARTITION DES CONTRAINTES A LA RUPTURE, ECHELLE DE L'EPROUVETTE, CONDITIONS SUR LES MORS). L'ANALYSE DE L'ENDOMMAGEMENT A ENSUITE ETE MENEE DANS LE CAS DES ESSAIS DE FLEXION 3-POINTS. CONTRAIREMENT A L'ESSAI DE TRACTION, L'ESSAI DE FLEXION CONDUIT A UN ETAT DE CONTRAINTES FORTEMENT INHOMOGENE. L'INITIATION ET LA PROPAGATION SONT LES RESULTATS DE L'INTERACTION ENTRE LE GRADIENT DU CHAMP DES CONTRAINTS INDUIT PAR L'ESSAI ET LA REPARTITION DES CONTRAINTES A LA RUPTURE. L'INITIATION SE PRODUIT AINSI EN UN OU PLUSIEURS ENDROITS DE LA FACE OPPOSEE AU CHARGEMENT, CONDUISANT PEU A PEU A LA PROGRESSION D'UNE OU PLUSIEURS MACROFISSURES AU SEIN DE L'EPROUVETTE. LES CONTRAINTES A LA RUPTURE MAXIMALES MESUREES SUR LES COURBES D'ESSAIS VARIENT DE 1,60 A 3,20 #M#I#N SELON L'INTERVALLE DE DISTRIBUTION DES CONTRAINTS A LA RUPTURE. DANS LE CAS DES ESSAIS CT L'ENDOMMAGEMENT EST D'ABORD INITIE EN TETE D'ENTAILLE. LA PROGRESSION SE FAIT ENSUITE SUIVANT QUATRE SCHEMAS EXTREMES: UN ENDOMMAGEMENT DIFFUS, UN ENDOMMAGEMENT LOCALISE, UNE PROGRESSION SYMETRIQUE, UNE PROGRESSION ASYMETRIQUE. LES COURBES CHARGES-DEPLACEMENTS SONT FORTEMENT TRIBUTAIRES DE LA DISTRIBUTION DES CONTRAINTES A LA RUPTURE AU SEIN DES EPROUVETTES. DANS LE CAS DE L'INCLUSION DE MORTIER DANS UNE ROCHE SOUMISE A UNE COMPRESSION. L'INCLUSION PRODUIT UNE CONCENTRATION DE CONTRAINTES. IL EN RESULTE UNE INITIATION DE L'ENDOMMAGEMENT PAR RUPTURE EN TRACTION DE L'INTERFACE MORTIER-ROCHE ET PAR RUPTURE EN CISAILLEMENT DE LA ROCHE PRES DE L'INTERFACE DE PART ET D'AUTRE DE L'INCLUSION. LES RUPTURES, ESSENTIELLEMENT EN CISAILLEMENT DE LA ROCHE N'AFFECTENT PAS DE MANIERE SENSIBLE LA RIGIDITE EN COMPRESSION.
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Le creusement des ouvrages de stockage souterrains, créé une zone endommagée de la roche à proximité de la paroi pouvant ainsi conduire à une modification des propriétés de transfert. Pour comprendre ce phénomène nous modélisons la microstructure hétérogène des matériaux par un volume élémentaire sur lequel une cinématique résultant du problème macroscopique est appliquée. Nous déduisons la réponse macroscopique d'une analyse microscopique de manière numérique par une méthode dite des éléments finis aux carrés (FE2). Des simulations numériques effectuées sur des microstructures 2D composées de grains (hyper)élastiques, d'interfaces cohésives et d'une circulation fluide inter-granulaire, nous ont montré le lien entre l'évolution des propriétés mécaniques et hydrauliques du mélange et l'endommagement sous sollicitations hydromécaniques.
Author: David Amitrano Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Lors de la sollicitation mecanique des roches, la propagation de fissures provoque l'emission d'une onde acoustique (ea) ainsi qu'une modification des proprietes elastiques du materiau. L'ea est donc un moyen direct pour etudier l'evolution de l'endommagement, depuis le stade diffus jusqu'a celui ou il se localise pour former une discontinuite macroscopique. L'ea est egalement consideree comme un modele a petite echelle de la sismicite induite par les travaux souterrains ou de celle de la croute terrestre. En effet, on observe a ces differentes echelles des distributions en loi puissance (exposant b) qui indiquent une invariance d'echelle. La premiere partie de ce travail est consacree a une etude experimentale de l'ea du granite du sidobre en compression triaxiale. Nous montrons que l'ea est liee a un comportement macroscopique non lineaire et peut etre utilisee comme un estimateur de l'endommagement. L'augmentation de la pression de confinement rend le comportement mecanique plus ductile et fait diminuer l'exposant b. Nous proposons, dans la deuxieme partie, un modele numerique base sur l'endommagement elastique et sur la methode des elements finis. Ce modele permet de simuler les principales observations concernant l'ea et le comportement des roches. En particulier, il permet de simuler un comportement macroscopique allant du fragile avec un endommagement localise au ductile avec un endommagement diffus avec un seul parametre de controle : l'angle de frottement interne. En utilisant des valeurs experimentales de ce parametre, nous parvenons a simuler les transitions fragile-ductile et localise-diffus observees lorsque la pression de confinement augmente. La troisieme partie concerne l'etude de la sismicite induite dans une mine. Le caractere critique de la distribution de la taille des seismes est propose comme un critere de surveillance du risque sismique. La relation entre l'exposant b et la dimension de correlation spatiale des sources sismiques est etudiee.
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LORS DE LA SOLLICITATION MECANIQUE DES ROCHES, LA PROPAGATION DE FISSURES PROVOQUE L'EMISSION D'UNE ONDE ACOUSTIQUE (EA) AINSI QU'UNE MODIFICATION DES PROPRIETES ELASTIQUES DU MATERIAU. L'EA EST DONC UN MOYEN DIRECT POUR ETUDIER L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT, DEPUIS LE STADE DIFFUS JUSQU'A CELUI OU IL SE LOCALISE POUR FORMER UNE DISCONTINUITE MACROSCOPIQUE. L'EA EST EGALEMENT CONSIDEREE COMME UN MODELE A PETITE ECHELLE DE LA SISMICITE INDUITE PAR LES TRAVAUX SOUTERRAINS OU DE CELLE DE LA CROUTE TERRESTRE. EN EFFET, ON OBSERVE A CES DIFFERENTES ECHELLES DES DISTRIBUTIONS EN LOI PUISSANCE (EXPOSANT B) QUI INDIQUENT UNE INVARIANCE D'ECHELLE. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE L'EA DU GRANITE DU SIDOBRE EN COMPRESSION TRIAXIALE. NOUS MONTRONS QUE L'EA EST LIEE A UN COMPORTEMENT MACROSCOPIQUE NON LINEAIRE ET PEUT ETRE UTILISEE COMME UN ESTIMATEUR DE L'ENDOMMAGEMENT. L'AUGMENTATION DE LA PRESSION DE CONFINEMENT REND LE COMPORTEMENT MECANIQUE PLUS DUCTILE ET FAIT DIMINUER L'EXPOSANT B. NOUS PROPOSONS, DANS LA DEUXIEME PARTIE, UN MODELE NUMERIQUE BASE SUR L'ENDOMMAGEMENT ELASTIQUE ET SUR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. CE MODELE PERMET DE SIMULER LES PRINCIPALES OBSERVATIONS CONCERNANT L'EA ET LE COMPORTEMENT DES ROCHES. EN PARTICULIER, IL PERMET DE SIMULER UN COMPORTEMENT MACROSCOPIQUE ALLANT DU FRAGILE AVEC UN ENDOMMAGEMENT LOCALISE AU DUCTILE AVEC UN ENDOMMAGEMENT DIFFUS AVEC UN SEUL PARAMETRE DE CONTROLE : L'ANGLE DE FROTTEMENT INTERNE. EN UTILISANT DES VALEURS EXPERIMENTALES DE CE PARAMETRE, NOUS PARVENONS A SIMULER LES TRANSITIONS FRAGILE-DUCTILE ET LOCALISE-DIFFUS OBSERVEES LORSQUE LA PRESSION DE CONFINEMENT AUGMENTE. LA TROISIEME PARTIE CONCERNE L'ETUDE DE LA SISMICITE INDUITE DANS UNE MINE. LE CARACTERE CRITIQUE DE LA DISTRIBUTION DE LA TAILLE DES SEISMES EST PROPOSE COMME UN CRITERE DE SURVEILLANCE DU RISQUE SISMIQUE. LA RELATION ENTRE L'EXPOSANT B ET LA DIMENSION DE CORRELATION SPATIALE DES SOURCES SISMIQUES EST ETUDIEE.
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La prédiction des déformations différées est d’une très grande importance pour l’étude de la durabilité des structures en béton. En effet, elles peuvent être à l’origine de la fissuration, de pertes de précontrainte, d’une redistribution des contraintes et même, plus rarement, de la ruine de l’ouvrage. L’objectif de cette étude est de mieux comprendre l’interaction entre les déformations de fluage et l’évolution de la fissuration dans le béton. Une investigation expérimentale sur l’évolution despropriétés de rupture de poutres en béton soumises à des hauts niveaux de fluage en flexion aété menée. L’influence du fluage sur la résistance résiduelle et l’énergie de fissuration du béton a été étudiée. En parallèle, la technique d’émission acoustique (EA) a été exploitée afin de suivre l’évolution de l’endommagement. Les résultats montrent une diminution de la zone de microfissuration caractérisant un comportement à la rupture plus fragile pour les poutres ayant subi lefluage. L’EA indique que ceci peut être dû au développement des micro-fissures observées pendant le fluage. L’ensemble de ces résultats conduit à proposer une approche de modélisation à l’échelle mésoscopique couplant un modèle d’endommagement basé sur la théorie des microplans et un modèle de fluage viscoélastique de type Kelvin-Voigt afin de mieux comprendre le processus de fissuration sous fluage. Les calculs du fluage d’échantillons de béton en traction directe et de poutres en flexion trois points ont confirmé la formation de micro-fissures pendant le fluage aux interfaces entre le mortier et les granulats.
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Aujourd'hui les structures multi-matériaux à base de bois sont en plein essor. Ces structures mixtes sont à la fois originales et mécaniquement prometteuses. En revanche, leur utilisation est encore récente. Cela se traduit par une certaine méconnaissance de leur comportement et notamment vis-à-vis de la présence des endommagements pouvant conduire à la dégradation de leurs propriétés mécaniques. Dans ce cadre, l'émission acoustique peut être une alternative pour l'inspection et le contrôle de ces structures. Afin de caractériser l'évolution de l'endommagement dans les structures multi-matériaux, il est indispensable de commencer par la caractérisation de l'endommagement de chaque matériau isolé. Le travail de recherche présenté dans ce document porte donc sur la caractérisation par émission acoustique de l'endommagement du matériau principal de la structure qui est le matériau bois. L'une des difficultés associée à son suivi par émission acoustique tient en particulier à la variation de sa réponse acoustique selon la structure du matériau, le type d'essence et la sollicitation appliquée. Dans cette étude, à partir de trois types d'essais mécaniques normalisés (traction, compression et flexion), l'endommagement de trois essences de bois (Douglas, sapin pectiné et peuplier) a été caractérisé par la technique d'émission acoustique. Les résultats obtenus montrent que l'émission acoustique est une technique performante pour la détection précoce de l'endommagement du matériau bois. Elle permet également d'affiner les scénarios d'endommagement et de différencier les signatures acoustiques des différents mécanismes par le biais d'algorithmes de reconnaissance de forme. En outre, les résultats obtenus ont vérifiés que la réponse acoustique est dépendante de l'essence et du type de sollicitation.
Author: International Atomic Energy Agency Publisher: International Atomic Energy Agency ISBN: 9789201063205 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 72
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This publication results from a technical meeting on phenomenology and technologies relevant to in-vessel melt retention (IVMR) and ex-vessel corium cooling (EVCC). The purpose of the publication is to capture the state of knowledge, at the time of that meeting, related to phenomenology and technologies as well as the challenges and pending issues relevant to IVMR and EVCC for water cooled reactors by summarizing the information provided by the meeting participants in a form useful to practitioners in Member States.
Author: Anca Dobrovat
Author: Anca Dobrovat
Author: LOUENDI. FATMI
Author: Jérémy Frey
Author: David Amitrano
Author: DAVIDE.. AMITRANO
Author: Jacqueline Saliba
Author: Imen Yahyaoui
Author: Thierry Bourbié
Author: International Atomic Energy Agency
Author: Mária Németh Lenke