Présentation

Article

1 - CADRE GÉNÉRAL À L'ÉLABORATION DES MODÈLES DE COMPORTEMENT PHÉNOMÉNOLOGIQUES

2 - CAS DES GÉOMATÉRIAUX NON-VISQUEUX

3 - VISCO-ÉLASTO-PLASTICITÉ DES GÉOMATÉRIAUX

  • 3.1 - Décomposition instantanée/différée
  • 3.2 - Décomposition réversible/irréversible

4 - APPLICATIONS

5 - CAS DES GÉOMATÉRIAUX NON SATURÉS

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : C218 v2

Conclusion
Modèles de comportement élasto-visco-plastiques des géomatériaux

Auteur(s) : Félix DARVE, Luc SIBILLE

Relu et validé le 20 juil. 2020

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Pour résoudre tout problème de mécanique au sens large, trois groupes d’équations sont à écrire: les équations de conservation valables quel que soit le problème et les matériaux- les modèles de comportement des matériaux et les conditions aux limites/conditions initiales. Les codes de calcul numériques industriels prennent en compte les équations de conservation et les conditions aux limites et initiales classiques. Reste ainsi pour l’ingénieur la question du choix pertinent des modèles de comportement, choix qui fait ainsi l’objet de cet article. Partant des modèles phénoménologiques visco-élasto-plastiques, nous introduirons ensuite les développements récents liés au caractère généralement triphasique de ces matériaux (squelette solide, fluide et gaz interstitiels).

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Elasto-visco-plastic constitutive models of geomaterials

To solve any problem in mechanics taken in its broad sense, three groups of equations must be written: conservation equations valid for any problem and any material, constitutive models of the materials, and boundary conditions/initial conditions. Industrial computational codes take into account the conservation equations and the usual boundary and initial conditions. Thus for engineers, there remains the question of the pertinent choice of the constitutive models. How this choice is made forms the subject of this article. After first considering the phenomenological visco-elasto-plastic relations, we go on to introduce the usually observed three-phase character of these materials (solid skeleton, interstitial fluid and gas).

Auteur(s)

  • Félix DARVE : Professeur émérite, Institut Polytechnique de Grenoble - Laboratoire Sols, Solides, Structures, Risques – Université Grenoble Alpes (Grenoble, France)

  • Luc SIBILLE : Maître de Conférences – Institut universitaire de Technologie 1 Grenoble – Université Joseph Fourier - Laboratoire Sols, Solides, Structures, Risques – Université Grenoble Alpes (Grenoble, France)

INTRODUCTION

Regroupant sous le terme générique de « géomatériaux », les principaux matériaux du génie civil que sont les sols, les roches et les bétons, nous tentons ici de donner à l’ingénieur tous les éléments pour pouvoir faire un choix pertinent entre les différentes lois ou modèles de comportement de type phénoménologique que les codes industriels modernes mettent à sa disposition, dans le cadre de calculs par la « méthode des éléments finis » ou des « différences finies ». Et ce choix n’est jamais trivial entre des modèles simplistes ne prenant pas en compte les aspects majeurs du comportement que l’ingénieur veut décrire et des modèles complexes qui nécessiteront une détermination coûteuse et longue des multiples paramètres mécaniques du modèle. Nous partirons d’une analyse phénoménologique débouchant sur les principaux modèles visco-élasto-plastiques, que nous classerons de manière exhaustive. Le formalisme élasto-plastique général sera établi et des exemples de lois de comportement utilisées dans les codes de calcul industriels seront donnés. Nous aborderons le problème des chargements cycliques, importants dans la pratique. Les limites des modèles phénoménologiques seront précisées à cette occasion. Par ailleurs, la question, fondamentale pour l’ingénieur, de la rupture de ces matériaux fait l’objet d’avancées très significatives depuis 20 ans et nous présenterons un critère de rupture détectant les différents modes de ruine qui peuvent être observés in situ sous des formes très variées (coulées de boues, liquéfaction sous séismes, glissements de terrains par translation ou rotation en masse, fissuration répartie ou fracturation localisée des roches, etc…). Des conclusions majeures en seront tirées pour le génie civil pratique.

Par ailleurs, les géomatériaux in situ sont le plus souvent dans un état de non-saturation et peuvent donc être considérés comme des matériaux tri-phasiques : squelette granulaire solide, liquide interstitiel (eau, pétrole…) et gaz interstitiel (air, vapeur d’eau, gaz naturel…). Alors que les modèles de comportement des géomatériaux n’ont jusque là pris en compte que des états secs ou saturés, il est établi depuis longtemps que leur comportement mécanique peut varier de manière drastique avec leur degré de saturation. Ainsi une argile passera de l’état d’une boue argileuse sans cohésion à celui d’une pierre tendre dotée d’une très forte cohésion en faisant varier uniquement la quantité d’eau présente dans le matériau. Une meilleure compréhension des couplages sol-eau-air permet aujourd’hui à la fois de donner un cadre pour la formulation de ce comportement couplé et, pour la première fois, de mettre à la disposition des ingénieurs des modèles numériques devenus réalistes.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

viscoelasticity   |   viscoplasticity   |   Civil engineering   |   geomechanics

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-c218


Cet article fait partie de l’offre

Mécanique des sols et géotechnique

(40 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

6. Conclusion

Dans cet article, nous avons essayé de donner une vue exhaustive des modèles de comportement phénoménologiques visco-élasto-plastiques, utilisés en génie civil. Aujourd’hui, ces modèles représentent l’essentiel des lois de comportement mises en œuvre par les entreprises.

Une importante généralisation de ces modèles est apparue plus récemment, en relation avec la prise en compte du caractère le plus souvent non-saturé des matériaux du génie civil dans les situations d’intérêt pratique. La section 5 est pleinement dévolue à cet aspect. Les outils numériques correspondants vont certainement continuer à se développer dans les années qui viennent. Plus généralement, les couplages chemo-thermo-hydro-mécaniques (par exemple, importants pour la modélisation du stockage des déchets radio-actifs, pour l’exploitation assistée des réservoirs de pétrole et de gaz, en géothermie…) vont pouvoir être modélisés de manière plus réaliste qu’aujourd’hui.

De nouvelles perspectives ont également vu le jour ces dernières décennies avec l'apparition de modèles de comportement basés sur la micromécanique. On peut citer notamment les modèles numériques s'appuyant sur la méthode des éléments discrets. Cette classe de modèles est présentée dans l'article [C 221].

HAUT DE PAGE

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Mécanique des sols et géotechnique

(40 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Conclusion
Sommaire
Sommaire

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Mécanique des sols et géotechnique

(40 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS