Hermès science publications-Lavoisier
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Disponible - 620.2 MIC
Niveau 3 - Techniques
Micromécanique de la rupture dans les milieux granulaires
Résumé
Une approche exhaustive de tous les aspects fondamentaux et expérimentaux de la micromécanique de la rupture dans les milieux granulaires : contrôlabilité des essais géotechniques, analyse multi-échelles de la rupture, modélisations continues et discrètes de la rupture dans les géomatériaux, modèle micromécanique élastoplastique, anisotropie induite, matériaux granulaires à grains mous, etc
- Contributeur(s)
- Éditeur(s)
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Date
- 2008
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Notes
- Notes bibliogr. Index
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Langues
- Français
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Description matérielle
- 1 vol. (394-V p.) : ill. ; 24 cm
- Collections
- Sujet(s)
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ISBN
- 9782746218772
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Indice
- 620.2 Sciences des matériaux
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Quatrième de couverture
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Traité MIM - Mécanique et Ingénierie des Matériaux
Géomatériaux
Le traité Mécanique et Ingénierie des Matériaux répond au besoin de disposer d'un ensemble complet des connaissances et méthodes nécessaires à la maîtrise de ce domaine.
Conçu volontairement dans un esprit d'échange disciplinaire, le traité MIM est l'état de l'art dans les domaines suivants retenus par le comité scientifique :
- Géomatériaux
- Matériaux de construction
- Matériaux et métallurgie
- Matériaux fonctionnels
- Mécanique des fluides
- Méthodes numériques en mécanique
- Physique et mécanique des surfaces
Chaque ouvrage présente aussi bien les aspects fondamentaux qu'expérimentaux. Une classification des différents articles contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses points d'intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d'un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.
Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus.
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Tables des matières
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Micromécanique de la rupture dans les milieux granulaires
François Nicot
Richard Wan
Hermes Science
Lavoisier
- Préface17
- Félix Darve
- Introduction21
- Richard Wan et François Nicot
- Chapitre 1. Contrôlabilité des essais géotechniques et ses relations avec l'instabilité des sols29
- Roberto Nova
- 1.1. Introduction29
- 1.2. Contrôle de charge30
- 1.3. Contrôle en déplacements et contrôle mixte34
- 1.4. Conditions de perte de contrôlabilité en contrôle mixte37
- 1.5. Exemple de perte de contrôlabilité39
- 1.6. Combinaisons linéaires de contraintes et déformations40
- 1.7. Ligne d'instabilité et génération spontanée de pression d'eau interstitielle43
- 1.8. Autres cas d'instabilité volumique47
- 1.9. Bandes de cisaillement en conditions drainées51
- 1.10. Bandes de cisaillement non drainées54
- 1.11. Analyse en contraintes totales : efficacité du concept de résistance non drainée à la lumière de la notion de perte de contrôlabilité57
- 1.12. Bandes de compaction59
- 1.13. Conclusion62
- 1.14. Bibliographie63
- Chapitre 2. Analyse multi-échelles de la rupture67
- François Nicot et Félix Darve
- 2.1. Introduction67
- 2.1.1. La notion d'instabilité au sens physique67
- 2.1.2. La notion d'instabilité matérielle au sens de Hill69
- 2.1.3. De la perte de contrôlabilité à la perte de maintenabilité71
- 2.2. La notion de maintenabilité74
- 2.2.1. Point de vue macroscopique74
- 2.2.2. Critère de perte de maintenabilité75
- 2.3. Relation micro-macro fondamentale81
- 2.3.1. L'échelle du contact82
- 2.3.2. L'échelle de l'assemblage84
- 2.4. Analyse micromécanique de l'annulation du travail du second ordre92
- 2.5. Conclusion95
- 2.6. Bibliographie96
- Chapitre 3. Modélisations continues et discrètes de la rupture dans les géomatériaux99
- Luc Sibille, Florent Prunier, François Nicot et Félix Darve
- 3.1. Définition de la rupture en géomécanique99
- 3.2. Instabilités matérielles : définition et critère101
- 3.3. Analyse continue de l'instabilité par des modèles phénoménologiques103
- 3.3.1. Chemins non drainés sur sable lâche103
- 3.3.2. Chemins de chargement axisymétriques105
- 3.3.3. Conditions de déformation plane109
- 3.4. Modélisation de l'instabilité avec un modèle numérique discret117
- 3.4.1. Chemins de chargement axisymétriques, proportionnels en déformation119
- 3.4.2. Directions en contrainte instables124
- 3.5. Application au cas des chemins de chargement à q constant127
- 3.5.1. Approche phénoménologique127
- 3.5.2. Modélisation numérique discrète133
- 3.6. Conclusion137
- 3.7. Bibliographie137
- Chapitre 4. Rupture par un modèle micromécanique élastoplastique141
- Richard Wan, PeiJun Guo, Mauricio Pinheiro et Qian Li
- 4.1. Introduction141
- 4.2. Résultats expérimentaux sur la mise en évidence de la microstructure142
- 4.3. Analyse micromécanique de la dilatance144
- 4.3.1. Relations micro-macro145
- 4.3.2. Conservation d'énergie dans les échelles macro et micro148
- 4.3.3. Loi de dilatance à partir de l'écriture énergétique149
- 4.3.3.1. Cas d'un assemblage régulier de particules149
- 4.3.3.2. Cas d'un assemblage aléatoire de particules151
- 4.4. Modèle micromécanique élastoplastique155
- 4.4.1. Surfaces de charge156
- 4.4.2. Règle d'écoulement157
- 4.4.3. Description de l'écrouissage158
- 4.4.4. Evolution de la texture159
- 4.4.5. Relation incrémentale160
- 4.5. Résultats de simulations montrant l'effet de la texture160
- 4.5.1. Non-unicité de la courbe caractéristique de dilatance161
- 4.5.2. Réponses en chemins « triaxiaux » non-drainés162
- 4.6. Modélisation des phénomènes cycliques167
- 4.6.1. Persistance de la dilatance en régime charge-décharge167
- 4.6.2. Surface de charge et écrouissage anisotrope168
- 4.6.3. Remarques sur le potentiel plastique et le module plastique169
- 4.7. Réponse du modèle élastoplastique en sollicitations cycliques170
- 4.7.1. Effet de la texture sur la réponse cyclique en condition drainée170
- 4.8. Conclusion172
- 4.9. Bibliographie173
- Chapitre 5. Endommagement des géomatériaux : anisotropie induite et couplage avec la plasticité177
- Djimédo Kondo, Qizhi Zhu et Vincent Monchiet
- 5.1. Introduction177
- 5.2. Homogénéisation des milieux fissurés incluant les effets de contact unilatéral179
- 5.2.1. Principe de base179
- 5.2.2. Propriétés élastiques macroscopique des milieux fissurés-Effet unilatéral180
- 5.2.3. Cas d'un système de fissures parallèles et effet unilatéral181
- 5.2.4. Illustration de l'impact de la microfissuration sur les modules directionnels E(n)182
- 5.3. Endommagement anisotrope avec effets unilatéraux183
- 5.3.1. Formulation183
- 5.3.2. Applications du modèle d'endommagement au comportement mécanique d'un béton185
- 5.3.3. Test de traction uniaxiale185
- 5.3.4. Test de traction suivie de compression : comportement unilatéral187
- 5.3.5. Simulation du test de Willam187
- 5.3.5.1. Présentation du test de Willam188
- 5.3.5.2. Prédictions du modèle d'endommagement anisotrope unilatéral pour le test de Willam189
- 5.4. Couplage de l'endommagement avec les phénomènes de frottement et de dilatance191
- 5.4.1. Principe du couplage191
- 5.4.2. Validations sur des tests de compression multiaxiale du granite de Westerly192
- 5.5. Implantation numérique dans Abaqus (routine UMAT) et applications193
- 5.6. Bilan sur le couplage élasticité-endommagement et perspective de prise en compte d'une microstructure granulaire cohésive195
- 5.7. Couplage plasticité-microfissuration197
- 5.7.1. Introduction197
- 5.7.2. Concepts de base et méthodologie197
- 5.7.2.1. La cellule de base étudiée197
- 5.7.2.2. Le champ de vitesse d'Eshelby199
- 5.7.3. Détermination du critère macroscopique de plasticité du milieu poreux200
- 5.7.3.1. Méthodologie de détermination du critère macroscopique de plasticité201
- 5.7.3.2. Expression analytique approchée de la surface de plasticité macroscopique du milieu poreux201
- 5.7.4. Le cas particulier d'un milieu plastique contenant des fissures circulaires203
- 5.8. Conclusion204
- 5.8.1. Couplage endommagement anisotrope-élasticité-frottement205
- 5.8.2. Couplage plasticité-fissuration206
- 5.9. Annexe207
- 5.10. Bibliographie207
- Chapitre 6. Apports de l'étude des milieux discrets aléatoires pour l'étude de l'endommagement et de la rupture213
- Gilles Pijaudier-Cabot
- 6.1. Introduction213
- 6.2. Endommagement dans les milieux discrets aléatoires214
- 6.2.1. Caractérisation de la réponse des réseaux discrets217
- 6.2.2. Distribution des courants et invariance219
- 6.2.3. Corrélations au cours du processus de rupture221
- 6.3. Modèle d'endommagement continu223
- 6.3.1. Bases thermodynamiques224
- 6.3.2. Modèle d'endommagement scalaire225
- 6.4. Modélisation discrète de la rupture par fissuration229
- 6.5. Les limiteurs de localisation234
- 6.5.1. Approche non locale intégrale235
- 6.5.2. Approche non locale par les gradients236
- 6.5.3. Changements d'échelles et rupture237
- 6.6. Conclusion241
- 6.7. Bibliographie242
- Chapitre 7. Influence de la rupture des grains dans le comportement des matériaux granulaires247
- Bernard Cambou et Cécile Nouguier-Lehon
- 7.1. Introduction247
- 7.2. Résultats expérimentaux concernant la rupture d'un grain248
- 7.2.1. Différents types de rupture248
- 7.2.2. Détermination de la résistance d'un bloc248
- 7.2.3. Paramètres influençant la rupture des grains ou des blocs250
- 7.2.3.1. Nature et état de la roche250
- 7.2.3.2. Taille et forme des grains250
- 7.2.3.3. Influence du chargement sur la particule251
- 7.3. Résultats expérimentaux concernant la rupture au sein d'un VER251
- 7.3.1. Définition d'un taux de rupture252
- 7.3.2. Paramètres influençant la rupture254
- 7.3.2.1. Etalement granulométrique254
- 7.3.2.2. Densité initiale255
- 7.3.2.3. Etat de contrainte et chemin de chargement255
- 7.3.3. Conséquences sur le comportement global257
- 7.3.3.1. Augmentation de la compressibilité257
- 7.3.3.2. Diminution de la dilatance260
- 7.3.3.3. Diminution de l'angle de frottement interne260
- 7.4. Les modèles phénoménologiques à l'échelle du VER prenant en compte les ruptures de particules261
- 7.4.1. L'approche micromécanique de la rupture des particules dans un matériau granulaire262
- 7.4.1.1. La rupture des particules liée à la contrainte appliquée, le processus clastique262
- 7.4.1.2. Prise en compte de l'environnement hydrique263
- 7.4.2. Modélisation phénoménologique d'une sollicitation de type oedométrique264
- 7.4.2.1. Prise en compte de la contrainte appliquée uniquement264
- 7.4.2.2. Prise en compte de l'environnement hydrique266
- 7.4.3. Modélisation phénoménologique complète268
- 7.4.3.1. Modélisation phénoménologique élasto-plastique à un mécanisme de plasticité268
- 7.4.3.2. Modélisation phénoménologique élasto-plastique considérant plusieurs mécanismes de plasticité271
- 7.5. La modélisation numérique discrète des matériaux granulaires permettant de prendre en compte la rupture des particules273
- 7.5.1. Modélisation de la rupture d'une particule274
- 7.5.2. La modélisation numérique discrète utilisant un mécanisme de rupture local simplifié275
- 7.5.2.1. Le problème lié à la modélisation numérique discrète 2D275
- 7.5.2.2. Résultats obtenus sur des simulations d'essais réalisés sur des échantillons représentatifs277
- 7.5.2.3. Modélisation d'un ouvrage en conditions réelles278
- 7.5.3. Modélisation numérique de l'effet du vieillissement279
- 7.5.3.1. Le modèle numérique local279
- 7.5.3.2. Le traitement algorithmique du modèle281
- 7.5.3.3. Quelques résultats281
- 7.6. Conclusion283
- 7.7. Bibliographie283
- Chapitre 8. Comportement mécanique des matériaux granulaires à grains mous287
- Ioannis-Orestis Georgopoulos et Ioannis Vardoulakis
- 8.1. Introduction287
- 8.2. La définition d'une contrainte constitutive d'un milieu granulaire287
- 8.2.1. Contrainte intergranulaire de Terzaghi287
- 8.2.2. La contrainte constitutive de Skempton293
- 8.2.3. Contrainte constitutive de Biot295
- 8.2.4. Une contrainte constitutive pour un matériel des grains mous296
- 8.3. Perlite gonflée - Le cas d'un milieu de très grande compressibilité297
- 8.3.1. Origine du matériau brut297
- 8.3.2. Propriétés physiques de la perlite gonflée298
- 8.3.3. Essais isotropes triaxiaux en compression sur la perlite gonflée301
- 8.3.4. Discussion sur le principe de contrainte effective de Terzaghi basée sur des essais triaxiaux drainés et non drainés304
- 8.3.5. Essais triaxiaux drainés en compression sur échantillons secs305
- 8.3.6. Essais triaxiaux drainés sur échantillons saturés d'eau307
- 8.3.7. Essais triaxiaux non drainés sur échantillons saturés d'eau308
- 8.3.8. Cohésion structurale et atténuation de la contrainte déviatoire310
- 8.4. Principaux résultats et conclusion313
- 8.5. Bibliographie313
- Chapitre 9. Cohésion capillaire des milieux granulaires humides317
- Moulay Saïd El Youssoufi, Farhang Radjai, Vincent Richefeu et Fabien Soulié
- 9.1. Introduction317
- 9.2. Cohésion par capillarité à l'échelle locale318
- 9.2.1. Modélisation de l'interaction capillaire319
- 9.2.1.1. Pont liquide et force capillaire319
- 9.2.1.2. Modèle de cohésion par capillarité321
- 9.2.2. Etude expérimentale du comportement d'un pont liquide322
- 9.2.3. Sensibilité aux paramètres324
- 9.2.4. Prise en compte de la capillarité dans un code de calcul DEM326
- 9.2.4.1. Loi locale d'interaction de type capillaire326
- 9.2.4.2. Répartition de l'eau au sein de l'échantillon numérique327
- 9.3. Cisaillement de matériaux granulaires cohésifs faiblement constraints327
- 9.3.1. Etude expérimentale327
- 9.3.1.1. Dispositif expérimental et matériaux327
- 9.3.1.2. Résultats expérimentaux328
- 9.3.2. Simulations numériques discrètes331
- 9.3.2.1. Echantillon numérique331
- 9.3.2.2. Présentation et analyse des résultats numériques332
- 9.3.3. Origines microscopiques de la cohésion macroscopique334
- 9.3.3.1. Transmission des efforts334
- 9.3.3.2. Analyse des contraintes macroscopiques en présence de forces capillaires336
- 9.4. Rupture par compression simple d'un échantillon granulaire341
- 9.4.1. Etude expérimentale341
- 9.4.2. Simulations numériques discrètes342
- 9.4.3. Confrontation simulation-expérience343
- 9.4.4. Effet de la distribution et de la densité des ponts liquides345
- 9.5. Conclusion349
- 9.6. Bibliographie350
- Chapitre 10. Modélisation numérique des mécanismes de rupture355
- José Antonio Fernández-Merodo, Pablo Mira, Manuel Pastor et Laura Tonni
- 10.1. Introduction355
- 10.2. Modèle mathématique356
- 10.2.1. Introduction356
- 10.2.2. Modèle général357
- 10.2.3. Equations de conservation358
- 10.2.4. Modèle de Swansea : la formulation u-pw359
- 10.3. Lois de comportement360
- 10.3.1. Introduction360
- 10.3.2. La plasticité généralisée363
- 10.3.3. Un modèle simple pour la liquéfaction des sables364
- 10.3.4. Modélisation de sols effondrables367
- 10.3.5. Modélisation de sols partiellement saturés369
- 10.4. Modèle numérique372
- 10.4.1. Discrétisation des équations d'équilibre372
- 10.4.2. Calcul des incréments de contraintes374
- 10.4.3. Autres techniques numériques spéciales377
- 10.5. Exemples d'application379
- 10.5.1. Rupture « localisée » d'un essai biaxial drainé379
- 10.5.2. Rupture « diffuse » d'une colonne de sol soumise à un tremblement de terre381
- 10.5.3. Rupture « diffuse » d'une digue soumise à un chargement cyclique dû à la houle383
- 10.6. Conclusion386
- 10.7. Bibliographie386
- Index393
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Origine de la notice:
- BPI
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Disponible - 620.2 MIC
Niveau 3 - Techniques
