Méthodes de décomposition de domaine pour la modélisation et la simulation des structures en bois lamellé-croisé

Domain decomposition method for the modeling and simulation of cross laminated timber structures

• Auteur / Autrice : Jorge Fernández gonzález
• Direction : Pierre Gosselet, Karin Saavedra
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des solides et des structures
• Date : Inscription en doctorat le 01/08/2017
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec Universidad de Talca
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMPS - Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : STAN - Sciences et techniques et mécanique numérique
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay

Mots clés

Mots clés libres

Mécanique non-linéaire

Décomposition de domaine

Bois lamellé-croisé

Calcul intensif

Endommagement

Nonlinear mechanics

High performance computation

Damage

Cross-laminated timber

Domain decomposition methods

Résumé

Les avancées technologiques récentes concernant les matériaux à base de bois comme les lamellés-croisés (bois d'ingénierie, CLT), encouragent l'usage des composites à base bois comme matériau primaire de construction même pour des construction de grande taille. Ces matériaux écologiquement durables, remplacent les matériaux traditionnels comme le béton, grâce à leur excellent rapport résistance/poids, y compris sous sollicitation sismique, et à leur performance d'isolation. Mais ces bénéfices sont encore loin d'être maximisés par manque de capacité prédictive. Les difficultés pour pleinement comprendre et prédire les réponses des structures en bois sont dues à la nature fortement multiéchelle anisotrope du matériau, à la complexité des modèles, et à la difficulté des calculs associés. Cette thèse est centrée sur la simulation du comportement nonlinéaire des bois lamellés-croisés, et nous proposons de développer une stratégie de calcul, à base de méthode de décomposition de domaine, présentant les propriétés suivantes : + intégration des modèles de dégradation à plusieurs échelles : délaminage et propagation de fissure dans les plis + robustesse vis-à-vis la non-linéarité (endommagement, grandes transformations, instabilités) + capacité à traiter un grand nombre d'interfaces et sous-domaines (de l'ordre de 10^5).

Recent technological advances in wood-based materials like cross or glued laminated timber, also known as engineered wood (CLT), are encouraging the use of composite wood as primary construction material even for high-rising building. These sustainable materials are replacing other traditional materials as concrete because they have an excellent strength-to-weight ratio and favorable seismic and insulation performance, but their benefits are still far from been maximized. The difficulties to fully understand and predict the mechanics of wood-based materials are related to their highly multi-scale behavior, at material and structural levels, and the computational limitations associated to their complex models. This thesis focuses on simulating the non-linear behavior of cross laminated timber structures and we propose to develop computational strategy based on domain decomposition presenting the following features: • Integration of damage models at different scales: delamination between layers (cohesive model) and crack propagation inside the layers (minimum cracking surface). • Robustness with respect to the non-linearity (damage and large transformation with potential instabilities): adapted Robin conditions and adapted coarse problem. • Dealing with a very high number of interfaces and subdomains (order of 10^5).