Modélisation d'un problème thermoviscoplastique par la méthode des éléments finis : application aux enrobés bitumineux

par Zhen Min Cao

Thèse de doctorat en Bâtiments et travaux publics

Sous la direction de Hervé Di Benedetto.


  • Résumé

    Ce travail est une contribution à la modélisation du comportement thermo-viscoplastique des enrobés bitumineux et à la ~ simulation par la méthode des éléments finis d'essais de laboratoire et d'expériences sur modèles de chaussée. Une étude théorique de la viscoplasticité est présentée au début du premier chapitre. Par la suite nous avons étudié quelques lois rhéologiques utilisées pour les enrobés bitumineux et nous les avons classées en viscoélasticité linéaire, viscoélasticité non-linéaire et viscoplasticité. Dans le deuxième chapitre, les calibrations thermo-viscoplasliques monodimensionnelles proposées par Di Benedetto sont généralisées en un modèle de comportement thermoviscoplastique tridimensionel. Ce modèle, qui fait intervenir plusieurs paramètres d'essai importants (vitesse de chargement, compacité a·enrobé, température), est utilisé dans la suite de notre travail. L'introduction de cette loi thermo-viscoplastique dans le cadre général des problèmes aux limites en thermo-mécanique et son traitement numérique par la méthode des éléments ~ finis font l'objet du chapilre III. Un logiciel de calcul ELFIMTH et son extension sont ensuite présentés dans le quatrième chapitre. Dans les deux derniers chapitres nous nous intéressons aux simulations numériques de plusieurs ~ essais réalisés sur les enrobés bitumineux. Dans le cinquième, nous avons testé la validité du code de calcul et simulé plusieurs chemins de sollicitations ( par exemple compression-relaxation-traction-relaxation) effectués sur des ~ échantillons cylindriques d'enrobé bitumineux au Laboratoire Géomatériaux de I'E. N. T. P. E. . L'objectif du sixième chapitre, qui se situe dans le cadre du projet "EURO GRECO-Géomatériaux", est de modéliser une structure multicouche de chaussée et de simuler des expériences réalisées sur ce modèle. Cette étude est faite en deux phases. Dans la première, on ne simule qu'un champ de température non uniforme évoluant en fonction du temps. Dans la seconde, des chargements mécaniques sont appliqués sur une partie du modèle soumis à un champ de température non uniforme stationnaire. Les comparaisons entre les résultats numériques et ceux tirés des essais sont globalement satisfaisantes

  • Titre traduit

    = Modelisation of thermo-viscoplasticity by : The finite element method. Application to bituminous concrete


  • Résumé

    [This work deals with modelisation of the thermo-viscoplastic behaviour of bituminous concrete and with simulation by the finite element method of laboratory tests on asphalt pavement In the first chapter we present a theoretical survey of viscoplasticity. Subsequently, we consider so;e rheological laws proposed for bituminous concrete. These laws are classified in three categories: linear viscoelasticity, non-Iinear viscoelasticity, and viscoplasticity. In the second chapter the one-dimensional thermo-viscoplastic calibration proposed by Di Benedetto is generalized in a thermo-viscoplastic constitutive model in three dimensional space. This mode!, which involves several important test parameters (load speed, compactness, and temperature), is used later in our work. The aim of the third chapter is to introduce this thermo-viscoplastic law into the general frame of thermo-mechanics boundary value problems and to solve such problems by the finite element method. A program called ELFIMTH and its extension to thermo-viscoplasticity are presented in chapter IV. The last two chapters concern the numerical simulation some tests on bituminous concrete:- In the fifth chapter, we validate the program and simulate some loading paths (compression-traction-relaxation) imposed on cylindrical samples of bituminous concrete tested in the Geomaterials Laboratory of the Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat (FRANCE). The aim of the sixth chapter, in the context of the "EURO GRECO-Geomaterials" project, is to simulate the tests performed on a multi-layered structure of an asphalt pavement model. This study is carried out in two phases. In the first, only a temperature field varying with time is applied to the model. In the second one, the mechanical loads are imposed on the model, with a non uniform stationary temperature field. The comparison between the numerical results and the experimental ones is globally satisfactory. ]

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (177 p. + annexes)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(1768)
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.