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Theses

Modeling of random heterogeneous materials from microscale to macroscale

Résumé : Lorsque les longueurs caractéristiques sont bien séparées, la théorie de l'homogénéisation propose un cadre théorique rigoureux pour les matériaux hétérogènes. Dans ce contexte, les propriétés macroscopiques peuvent être calculées à partir de la résolution d'un problème auxiliaire formulé sur un volume élémentaire représentatif (avec des conditions limites adéquates). Dans le présent travail, nous nous intéressons à l'homogénéisation de matériaux hétérogènes décrits à l'échelle la plus fine par deux modèles différents (tous deux dépendant d'une longueur caractéristique spécifique) alors que le milieu homogène équivalent se comporte, dans les deux cas, comme un milieu de Cauchy classique. Dans la première partie, une microstructure aléatoire de type Cauchy est considérée. La résolution numérique du problème auxiliaire, réalisée sur plusieurs réalisations, implique un coût de calcul important lorsque les longueurs caractéristiques des constituants ne sont pas bien séparées et/ou lorsque le contraste mécanique est élevé. Pour surmonter ces limitations, nous basons notre étude sur une description mésoscopique du matériau combinée à la théorie de l'information. Dans cette mésostructure, obtenue par filtrage, les détails les plus fins sont lissés. Dans la seconde partie, nous nous intéressons aux matériaux à gradient dans lesquels il existe au moins une longueur interne, qui induit des effets de taille à l'échelle macroscopique. La microstructure aléatoire est décrite par un modèle à gradient de contrainte récemment proposé. Malgré leur similarité conceptuelle, nous montrerons que le modèle de stress-gradient et strain-gradient définissent deux classes de matériaux distinctes. Nous proposons ensuite des approches simples (méthodes de champs moyens) pour mieux comprendre les hypothèses de modélisation. Les résultats semi-analytiques obtenus nous permettent d'explorer l'influence des paramètres du modèle sur les propriétés macroscopiques et constituent la première étape vers la simulation en champs complets.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01518585
Contributor : Tran Vinh Phuc <>
Submitted on : Thursday, May 4, 2017 - 11:06:52 PM
Last modification on : Friday, July 17, 2020 - 5:08:46 PM
Document(s) archivé(s) le : Saturday, August 5, 2017 - 1:54:58 PM

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  • HAL Id : tel-01518585, version 1

Citation

Vinh Phuc Tran. Modeling of random heterogeneous materials from microscale to macroscale. Engineering Sciences [physics]. Université Paris Est, École des Ponts Paris Tech, 6-8 avenue Blaise Pascal, 77455 Marne La Vallée, 2016. English. ⟨tel-01518585v1⟩

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