Étude du comportement de l'interface milieu granulaire et inclusion par une approche multi-échelle

Claquin Cécile

Description

CONCLUSION GÉNÉRALE CONCLUSION GÉNÉRALE Ce mémoire de thèse a abordé le comportement en cisaillement et d’interface par une approche discrète. Dans le Chapitre II, nous avons étudié uniquement la structure granulaire de milieux composés de deux ou trois tailles de particules différentes présentant un rapport de taille important (jusqu’à 10). Ces études ont permis d’obtenir une description détaillée de telles structures granulaires, notamment la répartition des différents types de contact et de leurs caractéristiques propres (raideur et longueur du vecteur branche). Les observations de ces échantillons ont permis notamment de constater que les descriptions théoriques de ces structures proposées par Dodds (1980) et Suzuki et al. (1983) fournissent globalement de bons résultats même si leurs hypothèses fondatrices semblaient trop restrictives. Le Chapitre III s’intéressait à des assemblages de particules non pas circulaires mais 2Delliptiques. Cette étude menée avec le code de calcul discret PFC , qui ne propose comme élément de base que des disques, a nécessité une modélisation des ellipses par assemblages rigides de disques, mais également une modification des caractéristiques de contact au cours de l’essai afin de maintenir une raideur de contact constante entre grains elliptiques. Deux types de milieux ont été considérés : isotrope ou anisotrope (arrangement en lits horizontaux des ellipses). L’étude des assemblages de particules elliptiques a ...

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Extrait

CONCLUSION GÉNÉRALE

CONCLUSION GÉNÉRALE Ce mémoire de thèse a abordé le comportement en cisaillement et d’interface par une approche discrète. Dans le Chapitre II, nous avons étudié uniquement la structure granulaire de milieux composés de deux ou trois tailles de particules différentes présentant un rapport de taille important (jusqu’à 10). Ces études ont permis d’obtenir une description détaillée de telles structures granulaires, notamment la répartition des différents types de contact et de leurs caractéristiques propres (raideur et longueur du vecteur branche). Les observations de ces échantillons ont permis notamment de constater que les descriptions théoriques de ces structures proposées par Dodds (1980) et Suzukiet al.fournissent globalement de (1983) bons résultats même si leurs hypothèses fondatrices semblaient trop restrictives. Le Chapitre III s’intéressait à des assemblages de particules non pas circulaires mais 2D elliptiques. Cette étude menée avec le code de calcul discret PFC, qui ne propose comme élément de base que des disques, a nécessité une modélisation des ellipses par assemblages rigides de disques, mais également une modification des caractéristiques de contact au cours de l’essai afin de maintenir une raideur de contact constante entre grains elliptiques. Deux types de milieux ont été considérés : isotrope ou anisotrope (arrangement en lits horizontaux des ellipses). L’étude des assemblages de particules elliptiques a fourni une description complète de la structure granulaire de tels milieux, ce qui était peu renseigné jusqu’alors. Ces observations ont permis de définir trois variables d’orientation pour décrire les contacts : celle du contact et celle des deux particules par rapport au plan de contact. Ces trois variables permettent de décrire la distribution des longueurs de vecteurs branches, caractéristique essentielle nécessaire pour une approche d’homogénéisation, puisque c’est par elle seule que la nature elliptique des particules est prise en compte. Les résultats de ces approches d’homogénéisation en terme de module d’Young sont confrontés de manière satisfaisante aux résultats de simulations numériques d’essais biaxiaux. Le dernier chapitre concernait l’étude du comportement d’interface pour une inclusion possédant une géométrie propre modélisée par des motifs triangulaires dont les dimensions sont du même ordre de grandeur que les particules. Il ne s’agit donc plus ici de la rugosité de surface, qui a fait l’objet par le passé de nombreuses études expérimentales et numériques. L’influence respective de la rugosité surfacique et géométrique sur le comportement d’interface a ainsi été mise en évidence. D’autre part, l’effet de la granularité du milieu a été étudiée, mettant en évidence qu’un milieu bi ou tridisperse ne peut se résumer à la valeur de son diamètre moyen, mais plutôt à la nature de son squelette granulaire. Une approche d’homogénéisation statistique, selon les chemins cinématique et statique, a été développée afin de tenir compte de la granularité du milieu. Les confrontations de ces résultats en terme de module de cisaillement avec les résultats des simulations numériques sont satisfaisantes. L’étude des assemblages de particules elliptiques a mis en évidence l’influence de la géométrie de grains sur le comportement global. Il serait intéressant de poursuivre cette étude,

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aussi bien pour l’étude des bandes de cisaillement que du comportement d’interface, par un code de calcul qui prenne en considération des particules réellement elliptiques. Ceci afin de minimiser le temps de simulation, d’augmenter la taille des échantillons et de s’abstraire des incertitudes dues à la gestion des raideurs de contact mis en œuvre dans nos études sous 2D PFC . Pour ce qui concerne les études du comportement d’interface, elles ont été menées en considérant une loi de contact relativement simple, à savoir élastique (linéaire ou non linéaire) frottante. L’étape suivante consisterait à prendre en compte la présence d’une résistance à la traction au contact entre particules induite par une cohésion, ce qui peut facilement être mis 2D en œuvre avec les lois de contact proposées par le code de calcul PFC. De plus, les milieux granulaires étudiés dans ce mémoire sont constitués de particules présentant toutes les mêmes caractéristiques physiques. Des particules de natures variées se caractérisent à la fois par des dimensions, des formes, des caractéristiques physiques intrinsèques différentes. Dans cet esprit, il serait intéressant pour les mélanges de particules de plusieurs tailles d’introduire également pour chaque famille de particules des caractéristiques spécifiques (frottement et raideur). D’autre part, un point important qui n’a pas été abordé dans le cadre de ces travaux est le comportement propre de l’interface, cette dernière ayant toujours été considérée comme parfaitement rigide. Or dans le cas d’inclusion souple (telle que celle rencontré dans le renforcement des sols : géotextiles, géogrilles) la déformation de l’inclusion est un paramètre important du comportement d’interface. Il peut relativement facilement être étudié par simulation d’un essai d’arrachement durant lequel l’inclusion sous l’effet de la traction s’allonge et se mobilise progressivement. Ce type d’analyse nécessiterait cependant une étude en 3D (pour la cas des géogrilles), et ainsi des codes de calculs adéquats et performants.

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