Modélisation micromécanique de l’endommagement et des phénomènes de gonflement dans les bétons

Directeur de thèse : François Willot (Mines Paris PSL). La thèse sera par ailleurs encadrée par Julien Sanahuja et jean-Luc Adia (EDF Renardières).

Les phénomènes de gonflement dans les bétons sont dus à divers facteurs dont la dilatation thermique, l'irradiation neutronique et les
réactions alcali-silice. Ces phénomènes induisent généralement une dilatation interne locale et des contraintes résiduelles, avant que la
localisation de l'endommagement. Sur des périodes de temps longues, on observe un affaiblissement de la réponse mécanique
globale. Pour modéliser ces phénomènes et prédire le comportement macroscopique du béton, on doit, en outre prendre en compte
des facteurs mécaniques et géométriques, dont l'historique de chargement du matériau (thermique, chimique, physique ou mécanique),
le comportement visqueux du mortier, la ténacité à la rupture à l'interface mortier-granulats, ainsi que la géométrie et la distribution
spatiale des granulats. De plus, le modèle doit prendre en compte les dommages potentiels causés aux granulats et à la pâte de ciment
par des phénomènes de gonflement localisés. Cette thèse de doctorat porte sur le développement d'outils d'homogénéisation
numérique plein champ et de modèles semi-analytiques, et a pour but d'évaluer le rôle de chaque aspect mécanique en jeu. Compte
tenu de la complexité du problème, ces phénomènes mécaniques seront intégrés progressivement afin de les découpler et de
comprendre leur rôle. Différentes microstructures hétérogènes représentant le béton seront considérées : des modèles simplifiés
constitués d'un ou plusieurs granulats noyés dans une matrice de mortier, avec une zone de transition d'interphase ; des volumes
élémentaires représentatifs de grande taille ou cylindriques reproduisant des essais expérimentaux. On utilisera une méthode de
transformée de Fourier rapide et un modèle de champ de phase récemment développé pour prendre en compte la nucléation et la
propagation des fissures. Ce modèle de champ de phase sera étendu à la viscoélasticité, avec des choix flexibles concernant les lois de
fluage et les chargements thermiques.

La thése se déroulera à l'école des Mines de Paris (site de Fontainebleau) ainsi qu'à EDF (site des Renardières)

Nous recherchons un(e) étudiant(e) de Master 2 Recherche (ou équivalent) en mécanique ou en mathématiques appliquées, possédant une solide formation en mathématiques ou en ingénierie ainsi qu'une excellente maîtrise des outils de simulations numériques.