• Langue : Anglais
• Discipline : Génie civil
• Identifiant : 2023ULILN057
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 19/12/2023

Résumé en langue originale

L'objectif principal de cette thèse est de modéliser le comportement mécanique macroscopique des géomatériaux dans des conditions de chargement instantané et dépendant du temps. Dans ce contexte, le matériau étudié est modélisé du point de vue de la microstructure en utilisant des schémas de localisation et d'homogénéisation bien adaptés. À l'échelle microscopique, on suppose que les microfissures ont une morphologie en forme de penny et qu'elles sont intégrées de manière aléatoire dans une matrice solide isotrope. Dans le cadre de la thermodynamique, deux variables internes, la déformation inélastique et les dommages induits par les microfissures, sont toutes deux classées en fonction de la microfissuration instantanée et de la microfissuration sous-critique. L'endommagement instantané est régi par une force thermodynamique conjuguée, tandis que l'endommagement dépendant du temps évolue vers l'équilibre de la microstructure. En outre, l'accent est mis sur la modélisation de la matrice solide en tant que composante de cohésion-friction. Cela nécessite l'introduction d'une nouvelle variable interne, la déformation plastique de la matrice, qui se traduit par une transition fragile-ductile plus claire dans le régime de pré-crête, en particulier sous des pressions de confinement relativement élevées. Ensuite, la matrice plastique compressible est décrite séparément par une règle d'écoulement associée et une règle d'écoulement non associée, en comparaison avec un grand nombre de résultats d'essais. Il s'avère que le modèle non associé peut bien reproduire la transition compaction-dilatation avec des nombres cycliques. Enfin, le modèle unifié est développé pour étudier le comportement à long terme en termes de viscoplasticité de la matrice. Les mécanismes de déformation sont analysés en ce qui concerne le couplage entre la viscoplasticité de la matrice et la propagation sous-critique des microfissures.

Résumé traduit

The primary objective of this thesis is to model the macroscopic mechanical behavior of geomaterials under both instantaneous and time-dependent loading conditions. In this context, the studied material is modeled from the view of microstructure using well-suited localization and homogenization schemes. At the microscopic scale, it is assumed that microcracks have a penny-shaped morphology and are randomly embedded in an isotropic solid matrix. In framework of thermodynamics, two internal variables, inelastic strain and microcrack-induced damage, are both classified in consideration of instantaneous microcracking and sub-critical microcracking. The instantaneous damage is driven by a conjugated thermodynamics force, while the time-dependent damage evolves towards microstructure equilibrium. Further, the emphasis is put on modeling the solid matrix as a cohesive-friction component. This needs to introduce a new internal variable, plastic strain of matrix, resulting in a clearer brittle-ductile transition in the pre-peak regime, especially under relative high confining pressures. Next, the plastic compressible matrix is separately described by an associated and a non-associated flow rule in comparison with a large amount of test results. It is found that the non-associated model can well reproduce the compaction-dilatation transition with cyclic numbers. Finally, the unified model is developed to investigate the long-term behavior in terms of matrix viscoplasticity. The deformation mechanisms are analyzed regarding the coupling between matrix viscoplasticity and sub-critical propagation of microcracks.