Soutenance de thèse – Rajasekar GOPALSAMY ‘Variational approach to model fracture in viscolelastic materials of bituminous type’

Composition du jury :

• – Rapporteurs :
• Gilles PIJAUDIER-CABOT, Professeur, Université de Pau et des Pays de l’Adour
• Eshan V.DAVE, Professeur, University of New Hampshire, USA
• – Examinateurs
• Véronique LAZARUS, Professeure des universités, ENSTA Paris
• Frédéric DUBOIS, Professeur, Université de Limoges
• Nicolas MOËS, Professeur, École Centrale de Nantes
• -Directeur de thèse :
•  Ferhat HAMMOUM, Directeur de recherche, Université Gustave Eiffel
• – Co-encadrants :
•  Olivier CHUPIN, Chargé de recherché, Université Gustave Eiffel
•  Nicolas CHEVAUGEON, Maître de conférences, École Centrale de Nantes

Résumé :

La détérioration des chaussées due à la fissuration des couches de matériaux bitumineux représente un défi majeur, nécessitant une compréhension plus approfondie des mécanismes et des facteurs associés. Aborder cette problématique implique le développement de modèles théoriques dédiés et leur implémentation dans des outils numériques. Les matériaux bitumineux sont largement reconnus pour leurs caractéristiques viscoélastiques. Dans ce contexte, la présente thèse se concentre sur la fissuration des matériaux viscoélastiques dans un cadre quasi-statique. Une nouvelle approche variationnelle thermodynamiquement cohérente est introduite pour modéliser l’endommagement dans les solides viscoélastiques. Cette approche permet l’intégration des équations constitutives locales dans un potentiel global incrémental, dont la minimisation conduit à la résolution du problème mécanique. Afin de surmonter les problèmes de dépendance au maillage associés aux modèles d’endommagement adoucissants, l’approche du lip-field a été utilisée pour régulariser le problème. Une mise en œuvre numérique dans des codes à éléments finis (FE) basés sur Python (lien pour le code) est présentée pour des scénarios à une dimension (1D) et à deux dimensions (2D). Les résultats de simulation pour le cas en 2D démontrent la capacité du modèle à reproduire les courbes force-déplacement expérimentales (pour la rupture en mode I) et à prédire les trajectoires de fissuration (pour la rupture en mode mixte). Ce travail fournit non seulement une base théorique et numérique solide pour d’éventuelles applications futures en
mécanique des chaussées, mais étend également sa pertinence au-delà des matériaux bitumineux.
La méthodologie développée ici peut être efficacement utilisée pour modéliser la fissuration dans divers matériaux viscoélastiques.

Mots clés : Endommagement, Fissuration, Viscoélasticité, Lip-field, Matériaux bitumineux, Approche variationnelle