Sujet de thèse IFSTTAR

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Fiche détaillée :

Titre : L'approche variationnelle pour modéliser la rupture dans les matériaux viscoélastiques de type bitumineux

Laboratoire principal - Référent principal MAST - LAMES  -  CHUPIN Olivier      tél. : +33 240845786

Directeur du laboratoire principal VILLAIN Géraldine  -

Laboratoire 2 - Référent MAST - MIT  -  HAMMOUM Ferhat  -    -  tél. : +33 240845767

Spécialité de la thèse Mécanique

Axe 2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures

Site principal Nantes

Etablissement d'inscription ECOLE CENTRALE NANTES

Ecole doctorale Sciences de l'Ingénierie et des Systèmes (SIS)

Directeur de thèse prévu HAMMOUM Ferhat  -  Université Gustave Eiffel  -  MAST - MIT

Type de financement prévu Contrat doctoral  - Ifsttar

Résumé

La détérioration des chaussées due à la fissuration des couches de matériaux bitumineux représente un défi majeur, nécessitant une compréhension plus approfondie des mécanismes et des facteurs associés. Aborder cette problématique implique le développement de modèles théoriques dédiés et leur implémentation dans des outils numériques. Les matériaux bitumineux sont largement reconnus pour leurs caractéristiques viscoélastiques. Dans ce contexte, la présente thèse se concentre sur la fissuration des matériaux viscoélastiques dans un cadre quasi-statique. Une nouvelle approche variationnelle thermodynamiquement cohérente est introduite pour modéliser l'endommagement dans les solides viscoélastiques. Cette approche permet l'intégration des équations constitutives locales dans un potentiel global incrémental, dont la minimisation conduit à la résolution du problème mécanique. Afin de surmonter les problèmes de dépendance au maillage associés aux modèles d'endommagement adoucissants, l'approche du lip-field a été utilisée pour régulariser le problème. Une mise en œuvre numérique dans des codes à éléments finis (FE) basés sur Python est présentée pour des scénarios à une dimension (1D) et à deux dimensions (2D). Les résultats de simulation pour le cas en 2D démontrent la capacité du modèle à reproduire les courbes force-déplacement expérimentales (pour la rupture en mode I) et à prédire les trajectoires de fissuration (pour la rupture en mode mixte). Ce travail fournit non seulement une base théorique et numérique solide pour d'éventuelles applications futures en mécanique des chaussées, mais étend également sa pertinence au-delà des matériaux bitumineux. La méthodologie développée ici peut être efficacement utilisée pour modéliser la fissuration dans divers matériaux viscoélastiques.

Mots-clefs: Endommagement, Fissuration, Viscoélasticité, Lip-field, Matériaux bitumineux, Approche variationnelle

Laboratoire principal - Référent principal	MAST - LAMES - CHUPIN Olivier tél. : +33 240845786
Directeur du laboratoire principal	VILLAIN Géraldine -
Laboratoire 2 - Référent	MAST - MIT - HAMMOUM Ferhat - - tél. : +33 240845767
Spécialité de la thèse	Mécanique
Axe	2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures
Site principal	Nantes
Etablissement d'inscription	ECOLE CENTRALE NANTES
Ecole doctorale	Sciences de l'Ingénierie et des Systèmes (SIS)
Directeur de thèse prévu	HAMMOUM Ferhat - Université Gustave Eiffel - MAST - MIT
Type de financement prévu	Contrat doctoral - Ifsttar
Résumé La détérioration des chaussées due à la fissuration des couches de matériaux bitumineux représente un défi majeur, nécessitant une compréhension plus approfondie des mécanismes et des facteurs associés. Aborder cette problématique implique le développement de modèles théoriques dédiés et leur implémentation dans des outils numériques. Les matériaux bitumineux sont largement reconnus pour leurs caractéristiques viscoélastiques. Dans ce contexte, la présente thèse se concentre sur la fissuration des matériaux viscoélastiques dans un cadre quasi-statique. Une nouvelle approche variationnelle thermodynamiquement cohérente est introduite pour modéliser l'endommagement dans les solides viscoélastiques. Cette approche permet l'intégration des équations constitutives locales dans un potentiel global incrémental, dont la minimisation conduit à la résolution du problème mécanique. Afin de surmonter les problèmes de dépendance au maillage associés aux modèles d'endommagement adoucissants, l'approche du lip-field a été utilisée pour régulariser le problème. Une mise en œuvre numérique dans des codes à éléments finis (FE) basés sur Python est présentée pour des scénarios à une dimension (1D) et à deux dimensions (2D). Les résultats de simulation pour le cas en 2D démontrent la capacité du modèle à reproduire les courbes force-déplacement expérimentales (pour la rupture en mode I) et à prédire les trajectoires de fissuration (pour la rupture en mode mixte). Ce travail fournit non seulement une base théorique et numérique solide pour d'éventuelles applications futures en mécanique des chaussées, mais étend également sa pertinence au-delà des matériaux bitumineux. La méthodologie développée ici peut être efficacement utilisée pour modéliser la fissuration dans divers matériaux viscoélastiques.
Mots-clefs:	Endommagement, Fissuration, Viscoélasticité, Lip-field, Matériaux bitumineux, Approche variationnelle

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