Équipe RV 2022
Équipe RV 2022
Risques, Vulnérabilité des structures et comportement mécanique des matériaux

Activités

L’objectif de l’équipe RV est de caractériser, modéliser et simuler le comportement des matériaux et la vulnérabilité des structures soumis à des aléas d'origine sismique, anthropique ou environnementale (dégradation par le milieu environnant) ou à des chargements extrêmes (choc, impact, explosion…). L’approche scientifique de l’équipe vise la compréhension et la modélisation des phénomènes mis en jeu aux différentes échelles, de la microstructure du matériau jusqu’à l’échelle de la structure ou de l’ouvrage et sur une large plage temporelle (1E-7 s – 1E7 s). Les travaux développés sont tant de nature expérimentale que numérique sur les matériaux (bétons, bois, matériaux bio-sourcés, composites, céramiques) ou les structures. Les activités de l’équipe RV sont réparties en cinq thèmes de recherches.

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Le comportement des structures en béton en service, et notamment des structures massives (barrages, enceintes de confinement, tunnels), est une problématique importante, eu égard aux enjeux sociétaux qui en découlent, qui nécessitent de prendre en compte les phénomènes différés (fluages et retraits). De plus, des risques de chargements thermomécaniques perdurent et doivent être pris en compte dans l’analyse de la durabilité et de la sûreté des ouvrages (fissuration, fuite,..) tout au long de leur vie.
 
Simulation Maquette VeRCoRs Simulations à l'échelle meso Essais à haute température
 
Mots clés : Bétons, Durabilité des ouvrages, Hautes températures, Fluage, Vieillissement, Modélisation multi-échelle, Approche mésoscopique, Méthode probabiliste, Etanchéité, Perméabilité, Fissuration, µ-Tomographie.
Les approches expérimentales développées pour tester les structures ou éléments de structures de génie-civil s’appuient sur la plateforme DESSIS permettant de solliciter des spécimens de grandes dimensions. L’équipe s’intéresse principalement au comportement sous séismes des structures (en béton ou matériaux bio-sourcés provenant des cultures vernaculaires) et à l’étude de ruine de structures de type poteaux-poutres dans le cas d’une perte brutale de portance d’un poteau. Les modélisations numériques associées s’appuient notamment sur des méthodes simplifiées (truss model, multifiber beams,..) incluant les non-linéarités majeures (endommagement, plasticité, effets de vitesse,….) visant au développement d’outils utilisables par l’ingénierie.
Mots clés : Structures poteaux-poutres, Structures à colombage, Progressive collapse, Chargement sismique, Essais pseudodynamiques, Culture vernaculaire, Matériaux bio-sourcés, Eléments multi-fibres, Mesures de champs cinématiques
L’équipe RV est dotée de moyens d’expérimentation pour caractériser le comportement des structures sous chargement d’impact et valider les modèles utilisés dans les simulations numériques décrivant ce type de chargement. Les lanceurs à gaz de la plateforme ExperDYN permettent de réaliser des essais d’impact à des vitesses de quelques m/s jusqu’à environ 1000 m/s. Les processus d’endommagement et de déformation sont observés par imagerie ultra-rapide et analysés par micro-tomographie RX. Sur le plan numérique, les processus de pénétration et de cratérisation sont décrits par séparation des éléments discrets (MED) ou à l’aide de critères d’érosion (calculs par EF).  
Mots clés : Expérimentation d’impact, Blindage bi-couche, Fragmentation dynamique, Méthode des éléments-discrets, µ-Tomographie RX.
L’équipe RV développe des dispositifs d’expérimentation dynamique par barres de Hopkinson et par impact de plaques (chaire Brittle’s CODEX) pour caractériser le comportement des matériaux sur une large gamme de vitesses de déformation (1/s- 1E5/s). L’instrumentation mise en œuvre se compose d’interféromètre laser et de caméra ultra-rapide permettant de procéder à des mesures de champs cinématiques (DIC ou méthode des grilles). Ces données expérimentales enrichies alimentent les modèles numériques (éléments discrets, éléments finis). Sur le plan numérique, l’équipe développe en parallèle deux approches:
  • La méthode des éléments discrets (MED), qui offre des avantages évidents en termes de représentation des discontinuités (fissuration, fragmentation)
  • La méthode des éléments finis (MEF) intégrant tous les phénomènes non linéaires associés aux processus d’endommagement dans les matériaux fragiles.
Mots clés : Bétons, roches, céramiques, composites, polymères, Comportement dynamique, Barres de Hopkinson, Mesures de champs, Modélisation micromécanique, Méthode des éléments discrets.
L’analyse de la vulnérabilité des ouvrages en béton soumis à des actions sévères nécessite de caractériser le comportement mécanique du béton sous sollicitations multiaxiales. L’équipe a donc pour objectif de caractériser le comportement du béton sous fort confinement (sollicitations triaxiales axisymétriques, compression quasi-oedométrique) mais également de caractériser le comportement des géomatériaux et des interfaces entre différents géomatériaux en cisaillement (sollicitations biaxiales, essais PTS Punch-Through Shear tests).
 
Presse triaxialeGIGA Boite de cisaillement BCR-3D
Mots clés : Bétons, Roches, Essais triaxiaux, Essais Punch-Through Shear, Interfaces, Pression interstitielle, Modélisation mésoscopique.


Ces activités sont effectuées en mettant en œuvre des méthodes et outils :
  • d’expérimentation : essais de caractérisation mécanique sur une large gamme de vitesses de chargement couplés à des instruments d’imagerie ultra-rapide et des mesures de champs cinématiques (DIC, grille, interférométrie) (plateforme ExperDYN), essais mécaniques sur structures (dalle d’essais DESSIS), essais mécaniques sous sollicitations déviatoriques (GIGA / BCR3D) et essais sous haute température.
  • de modélisation numérique : approches multi-physiques, approches discrètes (MED) et continues (MEF) aux échelles mésoscopique et de l'ouvrage, propagation des incertitudes aux différentes échelles.
     

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Mis à jour le 3 novembre 2023