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Thèse sur la Modélisation de l’endommagement d’un matériau hétérogène biossourcé : application au bois massif et bois reconstitué CDD

Contact

Jean-Luc Coureau

33405 Bordeaux

France

jean-luc.coureau@u-bordeaux.fr

Descriptions

Établissement :
Univ-Bordeaux - Université de Bordeaux
Laboratoire :
I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux
Date de début :
01/09/2020
Date de fin :
31/08/2023
Date limite pour postuler :
01/09/2020
Descriptif :

Les récents travaux menés dans le domaine de la caractérisation du bois (des matériaux-bio-ressourcés) et des matériaux hétérogènes quasi-fragiles exploitables en génie-civil aboutissent aujourd’hui au questionnement concernant la pertinence des moyens d’investigation à l’heure des nouvelles technologies. En effet, connus pour leur variabilité́ intrinsèque, ces matériaux restent complexes pour l’ingénieur et les anisotropies locales issues des hétérogénéités rendent les qualifications et les caractérisations laborieuses. La corroboration observée entre la prédiction de modèles linéaires simples et la variabilité́́ des expériences d’estimation des rigidités et des résistances a conduit les scientifiques à la considération d’un comportement unique purement élastique fragile dans un souci d’accessibilité ou de commodité aux techniques de l’ingénieur. Ce positionnement intellectuel a induit la mise en place d’un ensemble de méthodologies de caractérisation et de procédés de transformation, se basant sur des seuils “immuables et stricts“, limitant la valorisation des bois et pouvant engendrer des coûts de transformations importants dans des produits à faible valeur ajoutée. Les techniques de modélisations complètes des endommagements tendent à mieux estimer les performances mécaniques et physiques en tant que système, mais elles aident aussi à quantifier plus explicitement la variabilité́ résultante des performances en fonction des variabilités des données entrantes. Elles se substituent aux approches en mécanique de la rupture qui montrent leurs limites quand les chemins de fissuration deviennent complexes. Les lois d’endommagement que l’on retrouve couramment pour les matériaux homogènes ne peuvent pas, à elles seules décrire les mécanismes à l’échelle macroscopique des usages intégrant les hétérogénéités, qui régissent les déformations jusqu’à la rupture ultime à court ou long terme ; les techniques d’homogénéisation ne sont pas possibles quand les morphologies demeurent aléatoires. Les inclusions, les défauts induisent des états de contraintes complexes qui dépendent des rigidités locales mises en jeu. Par conséquent, la modélisation de milieux hétérogènes avec des lois d’endommagement adéquates sont des voies de développement inévitables pour comprendre les performances mécaniques macroscopiques des matériaux naturels anisotropes quasi-fragiles.  Ce travail de thèse à dominante numérique vise à fournir un outil numérique permettant la modélisation de l’endommagement 2D de milieux hétérogènes anisotropes bio-sourcés. La base fondamentale est d’adapter des modèles connus pour les bétons et les pierres (qui ont fait leur preuve pour le dimensionnement de centrale nucléaire par exemple) au matériau bio-sourcés en implémentant l’anisotropie naturelle.  Ce travail fondamental en contrainte-déformation et énergie de séparation de la matière aura des retombées pour les applications dans le domaine de la filière bois. Par ces nouvelles approches, les méthodes de classement des bois peuvent être améliorées ainsi que les procédés de transformation de la matière pour les composites bio-sourcés. Des retombées sont également possibles pour les techniques de diagnostic du patrimoine et des structures anciennes, ce qui confère à la demande de thèse un caractère structurant pour les futures recherches. Une partie de calibration des modèles sera réalisée à partir d’essais de fissurations des matériaux quasi-fragiles garantissant un endommagement maîtrisé par pilotage asservi des conditions de chargement. Les applications et des calibrations à des matériaux bruts seront ensuite réalisées sur du bois massif et des bois reconstitués. On s’attachera aussi à ouvrir l’outil numérique à des sollicitations plus complexes permettant d’offrir un outil embryonnaire pour le comportement à long terme (durée de charges des matériaux du génie-civil).  On veillera dans cette phase à découpler les cinétiques d’endommagement à celles dues à la viscoélasticité des bois et de leurs composites.

Au niveau international, le développement de ces approches permettra pour l’I2M de faire une avancée significative en Sciences des bio-matériaux et apportera un nouvel éclairage sur la caractérisation des bois bois et leur qualification. De plus, les fruits de cette recherche peuvent aussi interférer avec les actions de recherches entreprises par l’INRA dans le domaine de la foresterie

DIRECTEUR DE THÈSE (titulaire de l'HDR ou équivalence) : Jean-Luc Coureau
Courriel : jean-luc.coureau@u-bordeaux.fr
COENCADRANT : Myriam Chaplain
Courriel :myriam.chaplain@u-bordeaux.fr

COLLABORATIONS SCIENTIFIQUES :
Groupe endommagement fissuration de I2M
Egletons Université de Limoges
INRAE, Pierroton
RELATIONS INDUSTRIELLES : Recherche fondamentale en amont des chaines industrielles (génie civil,
filière bois et composites, patrimoine, valorisation de la bio-ressource)

Mot(s)-clé(s)

  • Bois Construction
  • Comportement physique et mécanique
  • Modélisation