modélisation des structures bi - materiaux fissurées a base de béton avec la prise en compte des des fissures des interfaces

Abstract

يركز عملنا على مجالين رئيسيين الأول هو المحاكاة الرقمية للإنتشار المفاجئ وبالإرهاق للشقوق الموجودة على السطح البيني بين مادتين باستخدام طريقة العناصر المحدودة الموسعة .الغرض من هذا هو تقييم معامل شدة الاجهاد للنمط المختلط للشقوق البينية.وقد تم التحقق من هذه التطويرات النظرية والعددية مع النتائج المرجعية سواء بالنسبة للسكون أو بالنسبة للارهاق. في الجزء الثاني ركزنا على الجانب التجريبي المتعلق بسلوك وتوصيف المواد الثنائية المحتوية على شقوق بينية . وترتكز دراسة الحالة على التطبيق العملي للمادة الثنائية المنشأ عن طريق تحديد الطرق ياضافة طبقة من الخرسانة على الإسفلة. فالهدف إذا من هذه الدراسة هو تحديد هذا السلوك بانسبة للتشقق الساكن وبالارهاق عن طريق التقييم التجريبي لمعامل شدة الاجهاد والحرج ثوابت الانتشار المتعلقة بقانون باريس Notre travail porte sur deux volets principaux. Le premier est la simulation numérique de la propagation brutale et par fatigue des fissures situées sur l’interface entre deux matériaux en utilisant la méthode des éléments finis étendus X-FEM. Cette simulation a pour objectif d’évaluer le Facteur d’Intensité de Contrainte (FIC) en mode mixte pour des fissures interfaciales, en utilisant trois procédures ; l’intégral J, la méthode à un seul saut de déplacement et la méthode à double sauts de déplacement. Ces deux dernières méthodes sont plutôt classiques pour les mono-matériaux, mais elles n’ont pas été utilisées jusqu'à présent pour un bi-matériau, ce qui constitue la principale contribution de la présente étude. Ces développements théoriques et numériques ont été validés avec des résultats de référence de la littérature aussi bien pour la statique que pour la fatigue. Dans le deuxième volet de l’étude, nous nous somme concentré sur la partie expérimentale concernant le comportement et la caractérisation des bi-matériaux contenant des fissures interfaciales. Le cas d’étude porte sur une application pratique d’un bi-matériau créé en rénovant les chaussées de routes par l’ajout d’une couche de béton sur l’enrobé. La combinaison béton hydraulique et béton bitumineux présente entre autre des problèmes de liaison ce qui provoque la naissance des fissures interfaciales qui affecte son comportement en mode mixte. L’objectif donc de la présente étude est de quantifier le comportement de la fissuration en statique et en fatigue en évaluant expérimentalement le FIC mixte critique et les constantes de propagation liées à la loi de Paris en se bénéficiant des développements théoriques élaborés dans le premier volet concernant la méthode de saut de déplacement.

Our work focuses on two main shutters. The first is the numerical simulation of the brittle and fatigue crack growth located on the interface between two materials using the extended finite element method X-FEM. This simulation aims to evaluate the Stress Intensity Factor (SIF) in mixed mode for interfacial cracks, using three procedures; The J integral, the single displacement jump method, and the double displacement jumps method. These last two methods are rather classical for mono-materials, but they have not been used until now for a bi-material, which is the main contribution of this study. These theoretical and numerical developments have been validated with reference data from the literature for both statics and fatigue loadings. In the second part of the study, we concentrated on the experimental part concerning the behavior and the characterization of bi-materials containing interfacial cracks. The case study concerns a practical application of a bi-material created by renovating the roadways by adding a layer of concrete on the asphalt. The combination of hydraulic concrete and bituminous concrete present among others links problems, which causes interfacial cracks to develop, which affects its behavior in mixed mode. The objective of this study is to quantify this behavior with respect to static and fatigue cracking by evaluating experimentally the critical mixed SIF and the propagation constants associated with the Paris law by benefiting from theoretical developments elaborated in the first part concerning the displacement jump method.