Advanced measuring techniques for characterisation of the concrete dynamic tensile response
Mise au point d'une technique de mesure de champs pour la caractérisation du comportement dynamique du béton en traction
Résumé
In this thesis a recently proposed photomechanical spalling experiment has been used in light of identifying concrete failure properties under dynamic tension.The experimental technique uses ultra-high speed imaging, the grid method and the virtual fields method.First, in order to investigate the accuracy and validate the processing technique, a methodology of using simulated experiments has been developed by numerically simulating the entire identification process.In this way, several potential sources of errors have been investigated allowing to place guidelines on how to perform the experiment in a more reliable manner.Second, several latest ultra-high speed acquisition systems have been used in order to investigate their contribution to a possible measurement refinement.In this case, the trial experiments have been conducted on a material of known characteristics which allowed investigating the metrological performance of the acquisition system on the entire identification chain.Finally, the experimental methodology has been applied to testing several grades of concrete in light of identifying the material constitutive response as well as their fracturing characteristics under dynamic tension.The identified tensile strengths in this work were found to be consistently lower than those obtained from the standard processing of the rear-face velocity profile.Moreover, the values of the identified specific fracture energy were also found to be markedly lower than the ones often reported in the literature.
Ce travail thèse a pour objet une méthode expérimentale combinant un essai de traction indirect par écaillage et une mesure de champs à partir d’images obtenues par caméra ultra rapide, ceci à des fins d’identification des propriétés de rupture du béton sous chargement de traction dynamique. Cette méthode, proposée dans la littérature peu de temps avant le démarrage de ces travaux, fait ici l’objet d’une étude approfondi ainsi que d’une série de développements et d’amélioration. Les images obtenues sont traités par une technique de grille et la méthode des champs virtuels est appliquée pour identifier le comportement local des matériaux quasi-fragiles soumis à de hautes vitesses de déformation (plusieurs 100 1/s}). Dans un premier temps, afin de valider la technique de traitement maus aussi d’étudier l’incertitude de mesure associée, un simulateur de la chaîne de mesure complète a été mis au point. Il a été ainsi possible d’étudier l’influence de différentes sources potentielles d’erreurs qui peuvent être rencontrées dans le protocole expérimental. Cette étude a permis de retenir des recommandations sur les conditions de réalisations réelles de l’essai afin d’améliorer la fiabilité des mesures obtenues. D’un point de vue expérimental, différents capteurs ultra haute vitesse ont été utilisés afin d’étudier leur performances vis-à-vis des mesures réalisées. Ainsi, les campagnes d’essais ont été réalisées sur un matériau aux caractéristiques bien identifiées permettant l’étude des performances métrologiques de toute la chaine d’identification, pour chaque modèle de capteur. Enfin, le protocole expérimentale a été mis en place pour étudier le comportement de plusieurs types de béton soumis en traction dynamique. L’objectif, ici, est d’identifier leur comportements mécaniques ainsi que leur caractéristiques de rupture et fragmentation sous traction dynamique. En ce qui concerne la résistance à la traction, les valeurs identifiées dans cette étude sont inférieures, pour chaque cas, à celles rapportées dans la littérature et obtenues, pour la plupart, à partir du traitement de la vitesse matérielle mesurée en face arrière de l’échantillon. Pour ce qui est de l’énergie spécifique de rupture, les valeurs obtenues dans ces travaux sont égalements inférieures à celles publiées dans les revues scientifiques.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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