Mecanique des materiaux granulaires et origines microscopiques de la deformation

La simulation numerique discrete, a l'echelle des grains, est utilisee pour explorer les origines microscopiques des comportements macroscopiques d'assemblages granulaires en regime quasi-statique. L'etude de modeles simples (systemes bidimensionnels de disques, avec ou sans frottement, rigides ou elastiques), et l'elaboration de methodes de calcul statiques, dont les resultats sont compares a ceux des approches dynamiques traditionnelles, permettent d'eclairer le role des differentes donnees a l'echelle microscopique, et de preciser en quel sens on peut parler d'evolution quasi-statique. Par ailleurs, on etudie la limite des grands systemes par un travail statistique systematique portant sur un volume de donnees inusite. On etablit, pour les systemes assez rigides, l'existence de deux types de reponse aux increments de chargement, soit par deformation d'un reseau de contacts donne, soit par une succession d'instabilites et de rearrangements. Dans le premier cas, qui concerne les assemblages denses de grains frottants sous faible cisaillement, on a affaire a la deformation strictement quasi-statique d'un reseau solide elastoplastique, dont les proprietes sont dominees par les raideurs des contacts et le coefficient de frottement. L'approche d'une loi constituve macroscopique, qui ne comporte aucun domaine elastique reversible, est assez rapide. Dans le second cas, qui est celui des grains non frottants et des systemes avec frottement plus proches du plateau plastique, la deformation resulte d'une accumulation de crises dans lesquelles le systeme passe brusquement d'un etat d'equilibre a un autre par rearrangement du reseau des contacts. C'est la geometrie de l'assemblage qui, avec le coefficient de frottement, joue alors un role determinant. Il faut concevoir le regime quasi-statique en un sens elargi, la statistique des "crises" n'etant sensible qu'aux donnees statiques. La reponse mecanique des echantillons simules presente d'importantes fluctuations. On montre qu'il n'existe pas d'equation constitutive macroscopiquedans le cas des disques rigides non frottants. En revanche, le comportement des systemes doues de frottement, exempt de telles pathologies, obeit dans la limite macroscopique a des lois regulieres, qui sont approchees plus lentement que dans le premier cas. Ces resultats ouvrent des voies vers la modelisation de systemes plus complexes, et vers la recherche des origines des evolutions lentes sous l'effet de perturbations ou de sollicitations cycliques. (A). (Titre en anglais: Mechanics of granular materials and microscopic origins of strain).

Language

  • French

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Filing Info

  • Accession Number: 01192605
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Institut Francais des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Oct 7 2010 2:54PM