Modélisation intrinsèque de la fissuration par fatigue des enrobés bitumineux à partir de mesures de champs. : Application à la correspondance entre différents types d'essais de fatigue

Modeling of fatigue cracking of asphalt mixes based on field measurements : Application to the correspondence between different types of fatigue tests

• Auteur / Autrice : Ibishola Santos
• Direction : Ferhat Hammoum, Olivier Chupin, Paul Marsac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Université Gustave Eiffel (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Ahmed Loukili
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ferhat Hammoum, Olivier Chupin, Paul Marsac, Ahmed Loukili, Hassan Baaj, Evelyne Toussaint, Andrea Graziani, Bertrand Pouteau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hassan Baaj, Evelyne Toussaint

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement thermomécanique

Matériaux bitumineux

Béton -- Fatigue

Mots clés libres

Enrobés bitumineux

Essai de fatigue

Paramètres intrinsèques

Corrélation d’images numériques

Couplage thermomécanique

Loi de Paris

Asphalt mixes

Fatigue test

Intrinsic material parameters

Digital image correlation

Thermomechanical coupling

Paris law

Résumé

La détermination des propriétés de fatigue des enrobés bitumineux varie en fonction du type d'essai pratiqué ainsi que de la manière d’interpréter la courbe de fatigue. L'objectif de ce travail est de modéliser la réponse du matériau et de simuler numériquement différents essais de fatigue en utilisant les paramètres intrinsèques du matériau. La première partie de la thèse est consacrée à la réalisation des essais de fatigue en flexion sur poutre console et en flexion 4 points sur un sable bitume 0/2. Les analyses des champs cinématiques obtenus par corrélation d’images numériques et des champs thermiques obtenus par thermographie infrarouge ont permis d’améliorer la compréhension de la phénoménologie au cours des essais ainsi que l’analyse des critères de fatigue proposés dans la littérature. Comme la fissuration et l’échauffement thermique sont les principaux phénomènes observés, une modélisation basée sur la fissuration et l’échauffement a été développée dans la deuxième partie. Elle intègre un comportement viscoélastique, un couplage thermomécanique en associant la loi de Paris. Cette modélisation permet de simuler les essais de fatigue en flexion sur poutre console et en flexion 4 points au moyen d’un même jeu de paramètres. Les résultats montrent un bon accord entre les simulations et les données expérimentales ainsi que la validation de l’influence du trajet de fissuration sur la dispersion des courbes de fatigue. Ces travaux fournissent ainsi une base pour la réinterprétation des essais de fatigue grâce à la simulation du passage d’un essai à un autre au moyen de paramètres intrinsèques au matériau.

The determination of the fatigue properties of asphalt mixes depends on the type of test performed as well as the method used to interpret the fatigue curve. The aim of this work is therefore to model and to reproduce numerically different fatigue tests by using intrinsic material parameters. To ensure the development of such approach, the first part of this thesis is devoted to carrying out two-point bending (2PB) fatigue tests and four-point bending (4PB) tests on a sand asphalt 0/2. The combined analysis of the kinematic fields obtained by digital image correlation and the thermal fields obtained by infrared thermography have improved the understanding of the phenomenology during fatigue tests as well as the analysis of the fatigue criteria proposed in the literature. Cracking and self-heating being the main phenomena in fatigue tests, a model based on cracking and self-heating was developed in the second part. It integrates viscoelastic behaviour, thermomechanical coupling and Paris law. This modeling allows to simulate 2PB and 4PB fatigue tests using the same parameters. The results show a good agreement between simulations and experimental data as well as the validation of the effect cracking path on the dispersion of fatigue curves. This work thus provides a basis for the reinterpretation of fatigue tests by simulating different types of fatigue test using intrinsic material parameters.