Expériences et simulations de matériaux autobloquants

Experiments and simulations of interlocked materials

• Auteur / Autrice : Magali Dugué
• Direction : Marc Fivel, Yves Bréchet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 18/02/2013
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Sciences et Ingénieurie des Matériaux et des Procédés
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés
• Jury : Président / Présidente : Laurent Tabourot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Fivel, Yves Bréchet, Marc Thomas
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Bouaziz, Christophe Bouvet

Mots clés

Mots clés libres

Matériaux autobloquants

Éléments discrets

Éléments finis

Interlocked materials

Discret elements

Finite elements

Résumé

Les structures autobloquantes sont des assemblages de blocs disposés périodiquement. La géométrie des blocs etles frottements entre blocs ainsi que la compression appliquée aux bords de l'assemblage jouent un rôle centraldans la cohésion de l'ensemble de l'assemblage. Des expériences d'indentation ont été menées pour étudier la réponse mécanique de matériaux autobloquants constitués de cubes en alumine et de blocs ostéomorphes enpolymère. Ces résultats ont été reproduits en utilisant deux méthodes numériques : la méthode des éléments finiset la méthode des éléments discrets utilisant un code dédié. Différentes variables de conception ont pu être étudiées par simulations numériques et les expériences nous ont permis de connaître la réponse d'un assemblage endommagé. De nouveaux assemblages à structure hierarchique ont été proposés et testés ouvrant de nouvellesperspectives.

Interlocked materials are periodic paving of elementary blocks. The cohesion is insured by the boundary conditions applied on the edge of the assembly as well as the topology of the blocks and the friction between the blocks.Experiments were performed to study the mechanical response of interlocked assemblies built with cubes in alumina and osteomophic blocs in polymer. Those results have been reproduced using two numerical methods: the finite element method and the discret element method with the help of a dedicated code. Differents design parameters have been studied with numerical methods and experiments allowed us to know the response of a dammage assembly. New assemblies having a hierachical structure were proposed and tested opening new perspectives.