Dissertations / Theses: 'Localisations en cisaillement'

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Ouffroukh, Hichem. "Comportement hydromécanique d'une roche granulaire et localisations des déformations." Marne-la-vallée, ENPC, 2004. http://www.theses.fr/2004ENPC0039.

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Charalampidou, Elli maria. "Etude expérimentale sur la localisation des déformations dans les grès poreux." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00721812.

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Abstract:

Cette étude expérimentale traite la localisation des déformations sur un grès poreux: le grès de Vosges. Un nombre des essais triaxiaux sont effectués sous des pressions de confinement (i.e., 20 MPa - 190 MPa) et des déformations axiales différentes pour mieux comprendre la réponse mécanique de ce grès. La localisation des déformations a été étudiée dans des différentes échelles en appliquant une variation de mesures de champs (full-field methods) comme la Tomographie Ultrasonore (en 2D), les Emissions Acoustiques (en 3D), les Rayons X (en 3D), et la Corrélation des Images (en 3D). Les méthodes expérimentales ont été appliquées avant, pendant et après les essais triaxiaux. Des coupes fine ont été observées sous le microscope optique et électronique (SEM). La combinaison des multiples techniques expérimentales, qui ont des différentes sensitivités et résolutions, a décrit la procédure de la formation et l'évolution des bands de déformation observées sur le grès de Vosges. Des bandes de cisaillement ont été formées sous des pressions intermédiaires et des bandes de compaction sous des pressions élevées. Des bandes de compactions pure n'ont pas été observées.Les bandes de déformations observées se sont caractérisées comme des zones de déformation de cisaillement localisée et/ou de compaction. En plus, elles se sont caractérisées comme des structures de fable vitesse ultrasonore, des places d'origine des fissures inter- ou intra- granulaires, et des places des densités de matériel élevées.Deux mécanismes principales ont été observées au niveau de grain dans les bandes de cisaillement et de bandes de compaction (shear-enhanced compaction bands): d'un cote c'est la fissuration des grains (endommagement) et de l'autre cote c'est la réduction de porosité (sur la forme de compaction). Les deux mécanismes i présent différences sur leurs proportions et leur ordre d'occurrence dans le temps.

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Charalampidou, Elli Maria. "Etude expérimentale sur la localisation des déformations dans les grès poreux." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENI090/document.

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Abstract:

Cette étude expérimentale traite la localisation des déformations sur un grès poreux: le grès de Vosges. Un nombre des essais triaxiaux sont effectués sous des pressions de confinement (i.e., 20 MPa - 190 MPa) et des déformations axiales différentes pour mieux comprendre la réponse mécanique de ce grès. La localisation des déformations a été étudiée dans des différentes échelles en appliquant une variation de mesures de champs (full-field methods) comme la Tomographie Ultrasonore (en 2D), les Emissions Acoustiques (en 3D), les Rayons X (en 3D), et la Corrélation des Images (en 3D). Les méthodes expérimentales ont été appliquées avant, pendant et après les essais triaxiaux. Des coupes fine ont été observées sous le microscope optique et électronique (SEM). La combinaison des multiples techniques expérimentales, qui ont des différentes sensitivités et résolutions, a décrit la procédure de la formation et l’évolution des bands de déformation observées sur le grès de Vosges. Des bandes de cisaillement ont été formées sous des pressions intermédiaires et des bandes de compaction sous des pressions élevées. Des bandes de compactions pure n’ont pas été observées.Les bandes de déformations observées se sont caractérisées comme des zones de déformation de cisaillement localisée et/ou de compaction. En plus, elles se sont caractérisées comme des structures de fable vitesse ultrasonore, des places d’origine des fissures inter- ou intra- granulaires, et des places des densités de matériel élevées.Deux mécanismes principales ont été observées au niveau de grain dans les bandes de cisaillement et de bandes de compaction (shear-enhanced compaction bands): d’un cote c’est la fissuration des grains (endommagement) et de l’autre cote c’est la réduction de porosité (sur la forme de compaction). Les deux mécanismes i présent différences sur leurs proportions et leur ordre d’occurrence dans le temps
This PhD thesis presents a laboratory study aiming at a better understanding of the stress-strain response of the Vosges sandstone (porous rock) tested at a range of confining pressures (i.e., 20-190 MPa) and different axial strain levels. Localised deformation was captured at different scales by a combination of full-field experimental methods, including Ultrasonic Tomography (2D), Acoustic Emissions (3D), X-ray Tomography (3D), and 3D volumetric Digital Image Correlation, plus thin section and Scanning Electron Microscope observations (2D). These experimental methods were performed before, during and after a number of triaxial compression tests. The combined use of the experimental techniques, which have different sensitivity and resolution, described the processes of shear band and shear-enhanced compaction band generation, which formed at low to intermediate and relatively high confining pressures, respectively. Pure compaction bands were not identified. The deformation bands were characterised as zones of localised shear and/or volumetric strain and were captured by the experimental methods as features of low ultrasonic velocities, places of inter- and intra-granular cracking and structures of higher density material. The two main grain-scale mechanisms: grain breakage (damage) and porosity reduction (compaction) were identified in both shear band and shear-enhanced compaction band formation, which presented differences in the proportions of the mechanism and their order of occurrence in time

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Bourguignon, Matthieu. "Borosilicate glasses : from viscoplasticity to indentation cracking ?" Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. http://www.theses.fr/2024SORUS247.

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Abstract:

Comprendre les mécanismes de rupture des verres est d'une importance cruciale en raison des vastes applications industrielles de ces matériaux, où la maîtrise de leurs propriétés mécaniques détermine leur performance et leur durabilité. L'examen approfondi des mécanismes de plasticité sous indentation dans les verres aluminoborosilicatés a mis en évidence le rôle déterminant de la composition chimique sur le comportement mécanique et à la rupture. Il est apparu que la présence et la concentration relative de modificateurs de réseau tels que les oxydes alcalino-terreux, ou bien une plus grande concentration de bore en tant que formateur de réseau, influencent significativement l'écoulement plastique localisé sous forme de bandes de cisaillement ainsi que la résistance à l'initiation et à la propagation des fissures, suggérant que des ajustements précis de la composition peuvent améliorer la résistance de ces matériaux face aux sollicitations mécaniques. D'autre part, un ensemble de caractérisations mécaniques et thermiques de ces verres a permis d'établir des premières corrélations entre leur structure et leur comportement mécanique sous indentation. Par ailleurs, l'étude de l'effet de l'irradiation électronique sur la plasticité des verres silicatés a révélé que l'exposition aux électrons peut accroître la sensibilité de ces matériaux à la déformation plastique, modifiant leur structure microscopique et leurs propriétés mécaniques. Il s'est avéré que l'irradiation électronique catalyse les réarrangements structuraux, sous contrainte, liés à la plasticité, entraînant une nette diminution de la limite d'élasticité du verre silicaté. Ces modifications ont été analysées à travers des modèles avancés de relaxation et de déformation, permettant de quantifier et de prévoir l'impact de l'irradiation sur le comportement des verres. Ces travaux contribuent à la compréhension des processus de plasticité dans les verres et ouvrent la voie à des stratégies d'optimisation de leurs propriétés mécaniques, notamment en concevant des compositions spécifiques pour renforcer leur résistance dans des environnements industriels exigeants ou soumis à des conditions sévères
Understanding the mechanisms of glass fracture is crucial due to the extensive industrial applications of these materials, where the control of their mechanical properties is key to ensuring performance and durability. In-depth examination of plasticity mechanisms under indentation in aluminoborosilicate glasses has highlighted the critical role of chemical composition in mechanical behavior and crack resistance. It has been observed that the presence and relative concentration of network modifiers, such as alkaline earth oxides, or a higher concentration of boron as a network former, significantly influence localized plastic flow in the form of shear bands, as well as the resistance to crack initiation and propagation. This suggests that precise adjustments in composition can enhance the material's resilience under mechanical stress. Additionally, a series of mechanical and thermal characterizations of these glasses have established correlations between their structure and mechanical behavior under indentation. Furthermore, the study of the effects of electron irradiation on the plasticity of silicate glasses revealed that exposure to electrons can increase these materials' susceptibility to plastic deformation, altering their microscopic structure and mechanical properties. It was found that electron irradiation catalyzes structural rearrangements under stress, leading to a marked decrease in the yield stress of silicate glasses. These changes were analyzed through advanced relaxation and deformation models, allowing for the quantification and prediction of irradiation's impact on glass behavior. This work advances the understanding of plasticity processes in glasses and paves the way for strategies to optimize their mechanical properties, particularly by designing specific compositions to enhance their resistance in demanding industrial environments or under severe conditions

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Laurent, Valentin. "Localisation de la déformation au sein de zones de cisaillement haute-pression basse-température et enregistrement isotopique ⁴⁰AR/³⁹AR." Thesis, Orléans, 2017. http://www.theses.fr/2017ORLE2030/document.

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Abstract:

Les mécanismes d’exhumation des roches de haute-pression basse-température (HP-BT) au sein des zones de subduction sont nombreux, complexes et toujours activement débattus. L’étude des zones de subduction fossiles permet alors de mieux comprendre ces mécanismes, montrant notamment que l’exhumation des roches métamorphiques HP-BT est en grande partie accommodée le long de zones de cisaillement ductiles d’échelle crustale. Ce travail de thèse vise à contraindre la géométrie, la cinématique et la durée de l’histoire tectono-métamorphique des roches de HP-BT du complexe de subduction des Schistes Bleus Cycladiques située en Grèce. Un des objectifs est de contraindre, à différentes échelles, le calendrier de la localisation de la déformation au cours de l’exhumation dans le but de mieux comprendre le comportement mécanique des zones de subduction. Trois méthodes principales d’investigation ont été utilisées : i) une étude de terrain permettant de caractériser la géométrie, la cinématique et la distribution de la déformation, montrant notamment une localisation progressive de la déformation vers la base de l’unité des Schistes Bleus Cycladiques au cours de l’exhumation et le long de zones de cisaillement, ii) des outils de pétrologie métamorphique permettant de contraindre l’évolution P-T des roches métamorphiques au sein de la zone de subduction, et iii) des datations ⁴⁰AR/³⁹AR afin de déterminer le calendrier de l’histoire tectono-métamorphique des Schistes Bleus Cycladiques et de la localisation de la déformation au sein de zones de cisaillement d’échelle kilométrique à millimétrique associées à des degrés de rétromorphose variés. Une corrélation nette est clairement observée entre l’intensité de la déformation, le degré de rétromorphose et les âges les plus jeunes. Un des résultats de ce travail est que la préservation à l’affleurement d’éclogites et schistes bleus n’implique pas forcément une exhumation rapide. En effet, nos résultats suggèrent que l’unité des Schistes Bleus Cycladiques a enregistré une histoire d’exhumation longue d’environ 30 Ma. Le taux d’exhumation n’est donc pas le seul paramètre contrôlant le degré de rétromorphose des unités HP-BT, la remontée le long d’un gradient métamorphique froid dans le canal de subduction et la localisation progressive de la déformation ductile au cours de l’exhumation étant également des facteurs majeurs
Exhumation mechanisms of high-pressure low-temperature (HP-LT) metamorphic rocks in subduction zones are complex and actively discussed. The study of fossilized subduction zones allows a better comprehension of these mechanisms, showing that exhumation of HP-LT rocks is mainly accommodated along crustal-scale ductile shear zones. This study aims at constraining the geometry, the kinematic and the timing of the tectonometamorphic history of the HP-LT Cycladic Blueschist Unit (CBU) cropping out in Greece. A main objective is to constrain the timing of strain localization at different scales during exhumation to better understand the mechanical behaviour of subduction zones. Three principal methods of investigation have been used, including i) a structural fieldwork that allows to characterize the geometry, the kinematic and the distribution of deformations, highlighting progressive strain localization during exhumation toward the base of the CBU and along shear zones, ii) a metamorphic petrology study aiming at determining the P-T evolution of the CBU, and iii) ⁴⁰AR/³⁹AR dating used to constrain the timing of the tectonometamorphic evolution of the CBU and the timing of strain localization within kilometre- to millimetre-scale shear zones showing different degrees of retrogression. We observe an obvious correlation between the intensity of finite deformation, the degree of retrogression and youngest mica ages. A major result of this thesis work is that the preservation of eclogite and blueschist-facies rocks does not necessarily imply fast exhumation rates. Our results instead suggest that the exhumation history of the CBU is relatively long, spanning over ca. 30 Ma. Consequently, it appears that the exhumation rate is not the main parameter controlling the degree of retrogression of HP-LT metamorphic rocks in the CBU compared to progressive strain localization during exhumation along a cold retrograde P-T evolution within the subduction channel

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Ouffroukh, Hichem. "Comportement hydromécanique d'une roche granulaire et localisation des déformations." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001354.

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Abstract:

Ce travail a porté sur l'effet de la présence d'un fluide interstitielle sur le comportement des roches granulaires saturées dans la phase pré et post localisation. A partir d'essais de compression triaxiale et isotrope sur un grés de Fontainebleau d'une porosité de 20%, nous avons caractérisé à la fois le comportement en conditions drainés et non drainés de cette roche. Les résultats issus des essais isotropes ont mis en évidence l'influence de la pression de confinement et de la surpression interstitielle sur les paramètres poroélastque de la roche. La notion de la contrainte effective de Biot ainsi que la détermination analytique du coefficient de Skempton sont discutées. En ce qui concerne les essais de compression triaxiale, une attention particulière a été portée sur l'évolution de la surpression interstitielle issue des essais non drainés et le phénomène de localisation dans les deux conditions de drainage (drainé/ non drainés). Nous sommes parvenus à montrer par exemple que le seuil de localisation ne semble pas être affecté par la condition de drainage. Le résultas des essais triaxiaux ainsi que la prédiction de la localisation des déformations sont bien reproduits à l'aide d'un modèle de comportement avec élasticité non-linéaire et plasticité couplée à l'endommagement. L'étude de la localisation a été complétée par des observations microscopiques des bandes de cisaillement. L'analyse de la microstructure des bandes de cisaillement, par analyse d'images obtenues au microscope électronique à balayage, nous a permis d'étudier l'évolution de la porosité, de la surface spécifique et de la taille des grains à l'intérieur de ces bandes. En particulier, les changements de porosité et la structure des bandes en zones contractantes et/ou dilatantes sont discutés en fonction de la contrainte de confinement et le rôle de la surpression interstitielle est discuté. Nous présentons également une évaluation quantitative de l'évolution de la perméabilité en fonction des modifications de la microstructure en utilisant le modèle de Walsh et Brace (1984). Ce document se termine par une étude consacrée à l'étude de bande de cisaillement à grande échelle que constituent les failles, ou une analogie est observée entre la structure des bandes de cisaillement dans les granulaires obtenues sur le grès de Fontainebleau et la structure des zones de failles. Les travaux présentés ici s'inscrivent dans le cadre de notre participation au projet européen DGLAB-CORINTH sur les risques sismique dans le Golfe de Corinth.

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Chapelle, David. "INFLUENCE DES ORIENTATIONS CRISTALLINES SUR LA LOCALISATION EN BANDE DE CISAILLEMENT DANS DES ALLIAGES Al-Mg SOUMIS A COMPRESSION PLANE." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00417252.

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Abstract:

L'objet de l'étude est d'appréhender le rôle des orientations cristallines sur l'apparition de la localisation en bandes de cisaillement lorsqu'elle se forme au sein du grain puis lorsqu'elle franchit le joint de grains. La démarche expérimentale s'appuie sur l'exploitation de techniques aujourd'hui classiques –toutefois le couplage l'est moins-, simulation du laminage par channel-die, acquisition d'orientations cristallines par EBSD et mesure de la déformation locale par corrélation d'images sur microgrilles (Bornert [1996]). Sur le plan théorique, la localisation est introduite sous forme de bifurcation, perte d'unicité de la solution, (Hill [1962], Rice [1976]) dans un cristal c.f.c. rigide plastique, se déformant par glissement simple sur les plans de haute densité atomique suivant la loi de Schmid, et dans le cadre de l'hypothèse de Taylor. La cinématique du monocristal est écrite avec le formalisme des grandes transformations (Sidoroff [1982]) sous forme d'une loi constitutive incrémentale linéaire par morceaux. Le bon accord entre observation et modélisation est nettement marqué et deux modes de localisation en bande de cisaillement prédominent : l'un par combinaison de deux systèmes coplanaires, l'autre par combinaison de deux systèmes codirectionnels. Par ailleurs, des phénomènes de germination ont été mis en évidence dans les bandes, signe d'un échauffement dû à de grandes vitesses de glissement.

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David, Frédéric. "Modélisation méso-macro de la localisation de la déformation : étude de la sensibilité au cisaillement adiabatique d'un acier à blindage." Metz, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1997/David.Frederic.SMZ9713.pdf.

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Abstract:

L'objectif du travail présenté est consacré à l'étude de la localisation de la déformation plastique au moyen d'une modélisation originale alliant la mécanique et la microstructure du matériau. Cette modélisation est appliquée au cisaillement d'un acier à blindage, dans le cadre d'une étude de sa sensibilité au cisaillement adiabatique. Elle est basée sur les développements de la théorie mécanique des matériaux micro-hétérogènes à microstructure évolutive. Les hétérogénéités de la microstructure créées lors de la déformation plastique par les mouvements des dislocations et leurs interactions forment un réseau intragranulaire de cellules ou de groupes de cellules mobiles. Cet amas local de cellules peut être schématisé à une échelle mésoscopique par une "inclusion" dont la frontière est mobile. Nous présentons l'application du modèle biphase de l'inclusion plastique à frontière mobile de H. Sabar et M. Berveiller au cisaillement de cet acier, en parallèle à des essais de torsion et de poinçonnage progressif réalisés pour l'étude expérimentale. Le modèle simplifié, unidimensionel et en cisaillement simple isotherme, utilise des données mécaniques globales du matériau issues des essais mécaniques statique et dynamique pour déterminer ses caractéristiques, et des données topologiques de la microstructure basées sur des observations en microscopie électronique (meb/met) adéquates à ces échelles. La description de la modification de cette méso-structure au cours de la déformation de cisaillement montre qu'il est possible de prévoir la localisation de la déformation, et de préciser la sensibilité d'un matériau au cisaillement adiabatique par extension de cet aspect prévisionnel de la ruine. L'étude de la sensibilité du modèle à ses paramètres s'inscrit dans une recherche d'application a d'autres matériaux que l'acier de notre étude. L'intérêt de ce type de modélisation est de proposer aux élaborateurs de matériaux un outil numérique qui associe des données microscopiques (ou méso) accessibles aux métallurgistes, à des caractéristiques mécaniques globales du matériau final souhaité. La conception de matériaux nouveaux et l'amélioration de ceux existants est une application de cette modélisation
Since the last ten years, the study of adiabatic shear bands (ASB) has ben oriented on the analysis of local phenomena which govern the localization of deformation. The importance of the microstructure (cells of dislocations or dislocations walls) was pointed out and a new subject of interest is to understand the specific characteristic mechanisms of adiabatic shear initiation. We developed a simplified meso-macro mathematical model based on the plastic inclusion with moving boundaries (Sabr & Berveiller, 1990) to try to describe the early stage microstructure evolution in this very narrow sheared surface and the strain localization. We made the hypothesis that the inclusion could be modeled by cells of dislocations or groups of dislocations cells at a meso-level. We used a progressive punching test with split Hopkinson bars which allowed us put a piston pressure on a cylindrical round shape sample of an armour martensitic steel, in a range of increasing strain rates. The complex and extremely refined microstructure required to observe this band in transmission electronic microscopy on several zones in the depth of the sharp band to understand the inside state evolution. The interesting point is to observe different stages of adiabatic sheared zones and very high sheared zones the strain gradient within the same sample is important to identify the initialization conditions of adiabatic shear band. We also developed a model to study the behaviour of materials when localization of deformation appears. The interest is to propose a technical methodology for others materials and their improvement in industrial applications cases

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LaChapelle, David. "Influence des orientations cristallines sur la localisation en bande de cisaillement dans des alliages A1-Mg soumis à compression plane." Saint-Etienne, EMSE, 2002. http://www.theses.fr/2002EMSE0027.

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Rattez, Hadrien. "Couplages thermo-hydro-mécanique et localisation dans les milieux de Cosserat : application à l'analyse de stabilité du cisaillement rapide des failles." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1181/document.

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Abstract:

Les matériaux soumis à de grandes déformations présentes pour la plupart l’apparition de déformations inélastiques. Ce phénomène est souvent accompagné d’une localisation des déformations dans une zone étroite, précurseur de la rupture. Un cas particulier, mais très fréquent, est les bandes de cisaillement qui apparaissent pour beaucoup de géomatériaux. Ces bandes peuvent être rencontrées à des échelles allant de l’échelle kilométrique pour les zones de subduction à l’échelle micrométrique à l’intérieur des zones de faille. Etudier et modéliser la création de ces zones d’instabilité est fondamental pour décrire la rupture des géomatériaux et des phénomènes associés comme les glissements sismiques dans les zones de faille mature de la lithosphère. Les conditions de pression, de température, l’interaction de l’eau interstitielle avec un matériau finement fracturé conduisent à l’apparition de multiples processus physiques impliqués dans les glissements sismiques. Dans ce travail, nous nous attachons à modéliser la création de bandes de cisaillement à l’intérieur des gouges de faille en prenant en compte l’effet de la microstructure par l’intermédiaire des milieux continus de Cosserat, ainsi que les couplages thermo-hydro-mécanique. L’utilisation de la théorie de Cosserat permet non seulement de régulariser le problème de localisation des déformations par l’introduction d’une longueur interne dans les lois constitutives, mais en même temps de prendre en compte l’effet de la microstructure. Deux approches sont employées pour étudier le système d’équations couplées aux dérivées partielles non linéaires : L’analyse de stabilité linéaire et la méthode des éléments finis. L’analyse de stabilité linéaire permet d’examiner les conditions d’apparitions d’instabilités pour un système mécanique avec des couplages multi-physiques. Par ailleurs, des considérations sur les perturbations appliquées au système permettent aussi de déterminer l’épaisseur de la zone de cisaillement, un paramètre clé pour la compréhension du mécanisme mécanique des failles. Ces estimations sont confirmées par l’intégration numérique pour des déformations restant dans une gamme donnée. Elles sont confrontées aux observations expérimentales et in situ et présentent une bonne corrélation. D’autre part, les simulations numériques permettent d’obtenir la réponse mécanique de la gouge de faille et de donner des informations sur l’influence des différents couplages dans le budget énergétique d’un tremblement de terre
When materials are subjected to large deformations, most of them experience inelastic deformations. It is often accompanied by a localization of these deformations into a narrow zone leading to failure. One particular case of strain localization is the formation of shear bands which are the most common patterns observed in geomaterials. In geological structures, they appear at very different scales, from kilometer scale for subduction zones, to micrometric scale inside fault cores. Studying their occurrence and evolution is of key importance to describe the failure of geomaterials and model seismic slip for mature crustal faults. The pressure and temperature conditions in these faults and the interaction with the pore water inside a highly fractured materials highlight the importance of different physical processes involved in the nucleation of earthquakes. In this thesis, we study the occurrence and evolution of shear bands inside fault gouges taking into account the material microstructure by resorting to elastoplastic Cosserat continua and also the effect of thermo-hydro mechanical couplings. The use of Cosserat theory introduces information about the gouge microstructure, namely the grain size, and permits to regularize the mathematical problem of in the post-localization regime by introducing an internal length into the constitutive equations. Two approaches are used to study the coupled non-linear partial differential set of equations: linear stability analysis and finite element simulations. Linear stability analysis allows to study the occurrence of localized deformation in a mechanical system with multi-physical couplings. Considerations on the dominant wave length of the perturbations permit also to determine the width of the localized zone. This shear band thickness is confirmed by numerical integration in the post-localization regime for a certain range of deformation. The obtained widths of the localized zone are key parameters for understanding fault behavior, are in agreement with experimental and field observations. Moreover, numerical finite element computations enable to model the mechanical response of a fault gouge during seismic slip and give insights into the influence of various physical couplings on the energy budget

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Oms, Claire. "Localisation, nature et dynamique de l'interface eau-sédiment en réseau d'assainissement unitaire." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005725.

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Abstract:

La pollution des rejets urbains de temps de pluie est liée aux dépôts des réseaux dassainissement unitaires et notamment aux stocks de matière organique situés à linterface eau/sédiment. Lobjectif de cette thèse est daméliorer les connaissances vis-à-vis des stocks organiques à l'interface eau/sédiment. Deux méthodes d'observation ont été utilisées :
- un endoscope a permis d'identifier et de localiser deux types d'interface organique (une couche immobile à Paris et à Marseille, et des solides en déplacement près du fond à Dundee et à Hildesheim)
- une boite d'observation encastrée dans un collecteur parisien a permis de montrer que la couche organique immobile située à l'interface eau/sédiment est hétérogène, quelle abrite une activité biologique, quelle se forme rapidement par temps sec puis se stabilise, quelle subit des remaniement locaux en surface et enfin, que, lors daugmentations de débit, elle est partiellement érodée et transportée par suspension et par charriage.

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Moradian, Zabihallah. "Application de la méthode d'émission acoustique pour la surveillance du comportement au cisaillement des joints actifs." Thèse, Université de Sherbrooke, 2011. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1961.

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Abstract:

A key requirement in evaluation of sliding stability of concrete dams is monitoring shear behavior of 1) concrete joints in dam body, 2) concrete-rock interfaces and 3) rock discontinuities in dam foundation. The methodology consisted of creating a database of observed shear behaviors of the mentioned joints using acoustic emission (AE) technique. Joint samples were fabricated by tension splitting of the cores and pouring concrete on rock joint replica for simulating concrete-rock interfaces. Variations of key parameters including joint geometry, normal stress, displacement rate and bonding percentage were incorporated in the analysis. An analysis was also carried out on natural joints from Daniel Johnson (Manic 5) Dam, Quebec, founded on gneiss to granitic rock. Parametric-based and signal-based analysis methods were used to evaluate the potential of AE for monitoring shear behavior of various kinds of joint with different characteristics. Using AE parameters such as amplitude, count, energy, duration and rise time, this study was done as a feasibility study for AE monitoring of sliding surfaces within dam, dam-rock interface or inside rock foundation. It was found that AE has a good capability for showing the initial shear movement of the non-bonded joints. For bonded joints this technique can show that AE activities are occurring before breaking of adhesive bond. This is important because recording AE signals after an initial breakage of the joint would be too late to install stabilization work to be done beforehand. Of course in the eventuality that a rupture includes a sequence of events even recording AE signals of the first break is still useful. It is recommended to use this method combined with other instrumentation methods (e.g. load measuring instruments) to detect the initial shear movement of the bonded joints. Following experimental work and analysis of crack propagation and asperity degradation along shearing process, four different periods were observed in shear stress-displacement behavior of joints. These periods are: 1) Pre-peak linear period in which AE activities are initiated and show the beginning of shear displacement, 2) Pre-peak non-linear period in which AE signals are generated from crack initiation and degradation of the secondary asperities, 3) Post-peak period where first order asperities are sheared off and joints pass their maximum shear strength and 4) Residual period in which AE activities decrease and reach their minimum values. The applicability. of AE localization technique was evaluated using image analysis and scanned surfaces of the joints by laser. The results indicated that this method can locate regions with rupture governing characteristics. This provides the possibility to reinforce support systems and be aware about possible structure failures before any unexpected mechanical disturbance.

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Liu, Jiangxin. "Etude numérique de la localisation des déformations en géotechnique dans le cadre de la théorie micropolaire." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2018. http://www.theses.fr/2018ECDN0005/document.

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Abstract:

La plupart des ruptures des structures géotechniques sont associées aux phénomènes de localisation des déformations, qui s'accompagnent toujours d'un adoucissement de la résistance. De nombreuses observations expérimentales montrent que d’importants réarrangements et rotations de particules se produisent à l'intérieur des bandes de cisaillement. Cette thèse vise à étudier numériquement les phénomènes de localisation des déformations dans les matériaux granulaires. Considérant les problèmes de dépendance au maillage dans l'analyse par éléments finis dans le cadre de la modélisation continue classique, un modèle de sable basé sur l' état critique a été formulé dans le cadre de la théorie micropolaire. Un code d'éléments finis pour les problèmes bidimensionnels a été développé dans ce cadre. Ensuite, les simulations d'essais bi-axiaux ont permis d’étudier en profondeur les caractéristiques des bandes de cisaillement en termes d'apparition,d'épaisseur, d'orientation, etc. Dans le même temps, l'efficacité de l'approche micropolaire, en tant que technique de régularisation, a été discutée. L'analyse de l'instabilité dans un continuum micropolaire basé sur le travail du second-ordre a également été effectuée. Enfin,pour une application plus large dans la simulation des défaillances en ingénierie géotechnique, le modèle 2D a été étendu à un modèle 3D. Sur la base de l'étude, les modèles 2D et 3D ont démontré leurs capacités de régularisation pour éviter les problèmes de dépendance au maillage et reproduire raisonnablement les bandes de cisaillement dans les géostructures
Most of the progressive failures of geotechnical structures are associated with the strain localization phenomenon, which is generally accompanied by strength softening. Many experimental observationsshow that significant rear rangements and rotations of particles occur inside the shear bands. The aim of this thesis is to investigate numerically the strain localization phenomena of granular materials. Considering the mesh dependency problems in finite element analysis caused by strains oftening within the classical continuum framework, a sand model based on critical-state has been formulated within the framework of the micropolar theory, taking into account the micro rotations, and implemented into a finite element code for two dimensional problems. Then, the simulations of the shearband in biaxial tests are comprehensively studied in terms of onset, thickness, orientation, etc. At the same time, the efficiency of the micropolar approach, as a regularization technique, is discussed. This is followed by an instability analysis using the second-order work based on the micropolar continuum theory. Finally, for a wider application in simulating failures in geotechnical engineering, the 2D model has been extended to 3D model. Based on the entire study, both the 2D and 3Dmodel demonstrate obvious regularization ability to relieve the mesh dependency problems and to reproduce reasonably the shear bands in geostructures

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Crochepeyre, Stéphane. "Contribution à la modélisation numérique et théorique de la localisation et de la post-localisation dans les géomatériaux." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10023.

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Abstract:

Une etude numerique et theorique de la localisation de la deformation en bandes de cisaillement dans les geomateriaux est presentee. Cette etude comprend deux parties distinctes : ' la premiere partie de la detection du moment d'apparition de la localisation et plus generalement des phenomenes de bifurcation. L'etude est realisee dans le cadre des grandes transformations en utilisant le modele cloe. Dans ce but, un modele cloe von mises et un algorithme de detection de perte d'unicite globale, permettant la resolution d'un probleme aux limites formule en vitesses, ont ete developpes. L'influence de l'initialisation de l'algorithme est plus particulierement etudiee. L'etude numerique d'un essai biaxial, a permis de mettre en evidence plusieurs modes de bifurcation (modes de flambage, bandes de cisaillement). Pour les modes localises, une comparaison entre les resultats numeriques et les predictions theoriques fournies par le critere de localisation de cloe ont permis d'illustrer la fiabilite de ce dernier. ' la seconde partie concerne le suivi de la localisation, de son declenchement, jusqu'a la ruine complete de l'echantillon. Dans ce but, un modele d'interface a ete developpe. Il presente la particularite d'assurer une transition continue entre le regime de pre et de post localisation (concept de consistance) d'une part et de decrire l'evolution specifique de la densite dans la zone localisee d'autre part. Le concept d'indice des vides critique est introduit explicitement dans ce modele. Les resultats obtenus sur un essai biaxial refletent assez fidelement les resultats experimentaux. Ce modele a ensuite ete integre dans un code de calcul par elements finis. Un element d'interface, fonctionnant en grandes transformations a ete developpe et valide. Enfin, une pre-etude du probleme de propagation des bandes de cisaillement au sein d'une structure a ete effectuee.

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Duprat-Oualid, Sylvia. "Évolution thermique et mécanique des zones de cisaillement : approche analytique, numérique et confrontation aux données de terrain." Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S128/document.

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Abstract:

Les zones de cisaillement constituent des objets structuraux communs de la lithosphère. À grande échelle, elles sont le siège principal des déplacements entre plaques tectoniques, accommodant de grandes quantités de déformation. La compréhension de leur comportement mécanique dans le temps et l'espace est donc essentielle pour la connaissance générale de la dynamique de la lithosphère. La température joue un rôle majeur sur la loi de comportement rhéologique qui caractérise le domaine ductile (en profondeur), réduisant alors efficacement la résistance mécanique. Chaque roche possède en outre des propriétés mécaniques intrinsèques qui varient en fonction de sa composition minéralogique, de sa texture et de sa structure interne. Or, en l'absence de grandeurs directement mesurables en profondeur, la rhéologie de la lithosphère demeure sujette à diverses interprétations. Le comportement mécanique des zones de cisaillement est d'autant plus méconnu qu'elles sont le siège d'intenses changements de la nature des roches et de perturbations thermiques majeures. En particulier, l'énergie mécanique qui y est convertie en chaleur (shear heating) peut engendrer une étroite interrelation entre thermique et mécanique. Ce travail de thèse vise à contribuer à la connaissance générale de la rhéologie des zones de cisaillement lithosphérique. Une approche originale a été mise en place, se basant sur l'évolution thermique aux abords et au sein des zones de cisaillement. Sur la base de modèles numériques thermo-cinématiques 2-D et de développements analytiques, la variabilité de premier ordre de l'évolution et de la perturbation thermique est analysée et quantifiée au regard de l'influence des trois processus thermiques majeurs que sont la diffusion, l'advection et le shear heating. Les résultats sont confrontés aux signatures thermiques métamorphiques associées aux chevauchements intra-continentaux pour lesquels les influences des processus d'accrétion et d'érosion sont également examinées. Le cas du Main Central Thrust (Himalaya), associé à une inversion thermique métamorphique bien développée, est pris comme exemple de référence. Nos résultats quantitatifs mettent en avant le rôle crucial du shear heating, notamment de la variabilité de la résistance mécanique des zones de cisaillement. L'accent est mis sur l'importance des paramètres de fluage des roches. L'étude de zones de cisaillement centimétriques développées au sein de la granodiorite du Zillertal (fenêtre des Tauern, Alpes) à la faveur de faibles variations de la composition minéralogique révèle l'extrême sensibilité de la rhéologie des roches ignées représentatives de la croûte continentale. Les conséquences de cette variabilité intense à petite échelle sont finalement discutées au regard des rhéologies classiquement considérées dans les modèles qui s'intéressent aux processus qui régissent la dynamique de la lithosphère
Shear zones are common structural features in the lithosphere and occur at various scales (from microscopic to lithospheric). At the lithospheric scale, they concentrate most of the relative movements between tectonic plates, and therefore, accommodate a high amount of strain. Consequently, the understanding of both their spatial and temporal mechanical behaviour is crucial for the general knowledge of the lithosphe dynamics. Rheology of rocks, which define their mechanical behaviour, is controlled by physical laws that predict how they deform under some stresses. Temperature plays a major role in the creep-dislocation behaviour, which characterizes the ductile domain (in depth), decreasing efficiently the rock strength. Furthermore, each rock has intrinsic mechanical properties, which depend on its mineralogical composition, texture and internal structures. However, due to the lack of data directly measurable deeper than a few kilometres, the lithosphere rheology, and in particular the continental lithosphere remains subject to drastically different interpretations. The mechanical behaviour of major shear zones is not fully understood, as they are the location of intense changes of both the rock internal nature and major thermal perturbations. Especially, the mechanical energy, converted into heat (shear heating) causes a close interaction between thermal ad mechanical evolutions. This thesis aims to better understand the rheological state of lithospheric scale shear zones. For this purpose, we used an original approach, based on the temperature field evolution around and within such shear zones. From 2D numerical thermo-kinematic models and analytical developments, the first order variability of thermal evolution and perturbation is anal- ysed and quantified with respect to the impact of three major thermal processes, defined as diffusion, advection and shear heating. Results are compared to metamorphic thermal signatures associated to intra-continental thrust zones for which the influence of both accretion and erosion was also investigated. The case of the Main Central Thrust (MCT) in the Himalayas, whose the inverse metamorphic thermal zonation has been extensively studied, was chosen as the main natural analogue. Our quantitative results highlight the crucial role of shear heating, and more particularly of mechanical strength variability within shear zones. We thus emphasise on the importance of rock creep parameters. The study of centimetre-scale shear zones, which developed within the granodiorite of the Zillertal nappe (Tauern window, Tyrol, Alps) thanks to little local variations of the mineralogical composition, reveals the extreme sensitivity of igneous rocks rheology, representative of the continental crust. The consequences of such an intense variability, revealed at small scale are finally discussed with regard to rheologies usually considered in models that focus on processes controlling lithosphere dynamics

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Nguyen, Thai Binh. "Étude expérimentale et numérique de la localisation de la déformation dans un milieu granulaire." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S121/document.

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Abstract:

Les milieux granulaires sont très étudiés depuis des décennies mais la description de l'ensemble des comportements observés de ces matériaux reste une grande question ouverte. Lorsqu'ils sont soumis à une contrainte suffisamment importante, une caractéristique est de présenter de la localisation de la déformation. L'objectif du travail présenté dans ce mémoire est d'étudier expérimentalement et numériquement la déformation d'un milieu granulaire et de caractériser des comportements observés lors d'un text biaxial. La première partie est consacrée à la réalisation des tests biaxiaux en déformation plane. Pour pouvoir visualiser de très petites déformations, nous utilisons une méthode interférométrique basée sur la diffusion multiple de la lumière. La deuxième partie est dédiée à la modélisation numérique d'un test biaxial en 2D dans des conditions similaires à celles de l'expérience par la méthode des éléments discrets. Enfin, dans la dernière partie, des outils développés pour l'analyse d'images utilisés pour étudier aussi bien les expériences que les simulations numériques sont abordés. L'étude du champ plastique moyen dans les expériences montre que la localisation de la déformation est un processus progressif initié par une bifurcation qui correspond à l'apparition d'une direction bien définie. Cette direction est en accord avec l'angle de Mohr-Coulomb et son apparition a lieu avant la rupture du matériau. L'étude des fluctuations de la plasticité dans les expériences et les simulations numériques semble mettre en évidence une croissance d'une longueur caractéristique
Granular materials have been studied for decades, but the description of the behaviors observed of these materials is still an open question. They display localization of deformation when submitted to a large enough stress. The objective of this work is to study experimentally and numerically the deformation of a granular material and to characterize observed behaviors in a biaxial text. The first part is devoted to the realization of plane strain biaxial tests. In order to visualize very small deformations, we use an interferometric method based on the multiple light scattering. The second part is devoted to the numerical modeling of a 2D biaxial test under conditions similar to those of the experiment by the discrete element method. Finally, in the last part, tools developed for the analysis of images used to study as well the experiences as the numerical simulations are approached. The study of the average plastic field in the experiments shows that the localization of the deformation is a progressive process initiated by a bifurcation which corresponds to the appearance of a well defined direction. This direction is in agreement with the angle of Mohr-Coulomb and its appearance takes place before the failure of the material. The study of the fluctuations of the plasticity in the experiments and the numerical simulations seems to show an increase of a characteristic length

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Millien, Anne. "Comportement anisotrope du grès des Vosges : élasto-plasticité, localisation, rupture." Phd thesis, Grenoble 1, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00749405.

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Abstract:

L'objet de ce travail est l'analyse expérimentale et théorique du comportement mécanique anisotrope d'un grès des Vosges, dans les domaines des déformations élasto-plastiques, de la localisation des déformations et de la rupture. Un intérêt particulier porte sur l'influence de l'orthotropie de révolution initiale du matériau sur l'orientation des bandes de cisaillement apparaissant pour des états de compressions sous pressions de confinement. Un programme expérimental a été développé pour la caractérisation mécanique du comportement de la roche sous compressions isotropes, compressions orientées sous pressions de confinement et tractions simples orientées. Des méthodes expérimentales spécifiques pour les mesures de toutes les composantes du tenseur des déformations élasto-plastiques d'une roche poreuse sous pressions de confinement ont été conçues et développées dans le souci permanent d'obtenir des données expérimentales fiables. Les essais réalisés ont permis, d'une part, d'obtenir un ensemble de résultats réalistes et cohérents sur les caractéristiques élasto-plastiques orthotropes de révolution de la roche, et d'autre part, de mettre en évidence l'orientation privilégiée des bandes de cisaillement par rapport aux structures internes orientées du matériau. Une méthode de détection du seuil de localisation des déformations a également été développée, Parallèlement, l'orientation privilégiée des bandes de cisaillement apparaissant dans des roches orthotropes de révolution soumises à des compressions triaxiales de révolution a été modélisée. Cette modélisation a été réalisée par l'introduction des structures matérielles dans l'analyse de Rice de la localisation des déformations élasto-plastiques, grâce aux formes générales invariantes des lois de comportement anisotrope.

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Al, Holo-Al Radi Samah. "Etude numérique de la localisation à l'aide de modèles de second gradient : Perte d'unicité et évolution de la taille de la zone localisée." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00348158.

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Abstract:

Nous présentons une étude numérique de la localisation des déformations en bande de cisaillement dans les géomatériaux.
Nous utilisons les modèles de second gradient locaux: sur un problème de cisaillement dans un milieu unidimensionnel, et de simulation de creusement de puits bidimensionnels.

Dans un premier temps, nous avons réalisé une analyse de problème de cisaillement unidimensionnel avec la mécanique des milieux continus classique et pour un comportement quasi-fragile élasto-plastique. Afin de jouer des calculs non restreintes, nous avons employé la méthode de longeur d'arc dans un code aux éléments finis unidimensionnel pour un milieu de second gradient. Nous avons choisi de réaliser notre expérience numérique en utilisant une loi de comportement plus réaliste.

Le modèle de second gradient bidimensionnel a été utilisé pour réaliser des simulations numérique d'excavation avec une loi de comportement quasi-fragile. Nous avons réalisé la simulation sur un puits complet en utilisant le code aux éléments finis en grandes déformation Lagamine.

Les résultats obtenus sont significatifs. Ils ont illustré la non unicité des solutions, dont différents modes localisés ont été obtenus, qualitativement semblable à la rupture de puits observés dans les laboratoires.

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Roger, Vincent. "Etude expérimentale et théorique de la localisation des déformations dans les matériaux granulaires en condition isochore." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10022.

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Abstract:

La localisation des deformations en bande de cisaillement dans les materiaux granulaires satures denses en condition isochore est abordee suivant les approches experimentale et theorique. L'etude experimentale est menee en deformation plane sur l'appareil biaxial developpe a grenoble, et realisee sur le sable d'hostun rf. En condition non drainee sur materiau dense, on observe la manifestation du phenomene de cavitation au cours de la sollicitation. La relation entre la cavitation et la localisation des deformations en bande de cisaillement est precisee a travers l'evolution des parametres suivants : le niveau de pression interstitielle initiale, la vitesse de sollicitation, la taille des grains, et la viscosite du fluide interstitiel. En complement, des essais speciaux sont realises : essais d'injection sur l'appareil biaxial ; et essais isochores sur materiau sec en deformation plane sur une presse tridimensionnelle vraie. Enfin, une analyse du champ de deformation des echantillons en utilisant la stereophotogrammetrie de faux relief est presentee, ainsi qu'une analyse microstructurelle de lames minces sur un certain nombre d'echantillons. L'etude theorique s'insere dans le cadre du developpement de la famille de lois non lineaires cloe. Deux points sont abordes dans cette etude. Le premier point consiste a etendre au non draine le critere de localisation defini en condition drainee pour cette famille de lois. Le second point consiste a developper un modele heuristique, le modele minicloe - drucker-prager. Ce modele a ete developpe afin d'obtenir des resultats fondamentaux sur le critere de bifurcation en bande de cisaillement pour les lois cloe. Une etude parametrique de ce modele permet de comparer le seuil de perte d'unicite d'un probleme formule en vitesse, i. E. De perte de positivite du travail du second ordre, et le seuil de localisation dans l'espace des contraintes.

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Bésuelle, Pierre. "Deformation et rupture dans les roches tendres et les sols indures : comportement homogene et localisation." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10079.

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Abstract:

La localisation des deformations sous forme de bandes de cisaillement dans des roches tendres et des sols indures est etudiee par une approche experimentale et theorique : l'etude experimentale porte sur trois materiaux de caracteristiques differentes : un gres des vosges, une siltite du gard et une marne tendre de beaucaire. On decrit d'abord la mise en operation d'une cellule triaxiale a haute pression et le developpement d'une instrumentation de mesure des deformations. On presente ensuite une campagne d'essai sur un gres des vosges jusqu'a des confinements de 60 mpa. L'etude concerne le comportement homogene de la roche sur des chemins de compression, extension et isotropes, la detection de la localisation, la caracterisation des structures localisees par une observation macroscopique, des mesures tomodensitometriques et une analyse microstructurale quantitative. Sur une siltite du gard, plus raide que le gres, une etude de l'evolution de la fracturation de l'initiation jusqu'a la ruine de l'eprouvette est menee en utilisant la stereophotogrammetrie de faux relief. Pour la marne de beaucaire, le comportement normalement consolide est explore en realisant des mesures de permeabilite au cours de la deformation, en regime isotrope ou deviatoire. L'etude theorique presente la nouvelle loi cloe roche developpee specifiquement pour les roches tendres a partir du modele de lois incrementales non-lineaires hypoplastiques cloe. Elle prend en compte une dependance du comportement en volume vis-a-vis de la contrainte moyenne. L'identification de la loi est realisee sur le gres des vosges. Une analyse parametrique d'un critere explicite de bifurcation en mode localise prevoyant le moment d'apparition et l'inclinaison des bandes de cisaillement est realisee pour obtenir un calage des resultats theoriques de bifurcation sur les experiences. Cette demarche illustre l'esprit de la loi, qui considere les observations de localisation comme un element de calage de ses parametres.

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Rozel, Antoine. "Taille des grains et localisation de la déformation dans la lithosphère." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00545067.

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Abstract:

Cette thèse a pour but d'étudier l'impact de la taille des grains sur la rhéologie du manteau terrestre. Nous avons proposé un nouveau modèle d'évolution de la taille des grains et montré que les états d'équilibre qu'il prévoit sont en adéquation avec les données expérimentales obtenues sur des échantillons d'olivine. Ce modèle est illustré par des simulations numériques d'une zone de cisaillement et de convection du manteau. Nous avons montré que notre formalisme favorise la localisation la déformation et modifie le régime de convection des planètes. Notre modèle propose que l'évolution d'une distribution de tailles de grains soit entièrement contrainte par l'énergie des joints de grains. Cette énergie diminue lors de la croissance normale et augmente lors de la recristallisation dynamique. Notre modèle stipule que l'énergie nécessaire à la nucléation des nouveaux grains est soustraite à l'énergie dissipée dans le matériau par les dislocations. Même lorsque les grains de taille moyenne sont en régime diffusif, les grains les plus gros se déforment en régime dislocatif, peuvent continuer à subir de la recristallisation et ainsi peuvent concourir à la réduction de la taille moyenne. Lorsque les effets de la croissance et de la nucléation se compensent, nous pouvons comparer l'état d'équilibre obtenu avec les données expérimentales. Nous montrons que le partitionnement de l'énergie fournie dépend principalement de la température. Ce modèle est ensuite testé dans une simulation numérique de zone de cisaillement. Dans ce système, selon la température, la contrainte déviatorique et la taille des grains, la déformation peut s'effectuer en régime de diffusion ou en régime de dislocation. Contrairement à nos attentes, notre modèle montre que la déformation se localise moins efficacement lorsque le cœur de la zone de cisaillement passe en régime de diffusion. La taille des grains semble favoriser l'apparition des zones de cisaillement en y baissant la viscosité mais ne semble pas localiser intrinsèquement la déformation. Finalement, nous avons testé notre équation de l'évolution de la taille des grains à l'aide de simulations numériques de convection du manteau. La température étant élevée dans le manteau, nous avons considéré que les grains étaient tous dans l'état d'équilibre prévu par notre modèle. Nous avons observé que la taille des grains peut suffire à modifier le régime de convection des planètes en créant une couche très non-Newtonienne dans leur lithosphère. Cette thèse a montré que la taille des grains influence fortement la dynamique des planètes en localisant la déformation à leur surface. Le nouveau modèle qu'elle propose apporte une vue nouvelle sur la création et l'entretien du régime de tectonique des plaques.

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El-Hassan, Assoum Nada. "Modélisation théorique et numérique de la localisation de la déformation dans les géomatériaux." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10112.

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Abstract:

Une etude theorique et numerique de la localisation de la deformation en bandes de cisaillement dans les geomateriaux est presentee. L'etude est realisee en deux volets : ? le premier volet concerne le phenomene de la localisation au moment de son declenchement en utilisant le modele cloe. Un critere de controlabilite en deformation plane a ete etabli pour le modele cloe. Une etude de sensibilite parametrique du critere de bifurcation de cloe roche a ete menee sur la marne de beaucaire. Une etude numerique de modelisation en grandes deformations de l'excavation d'un puits fore dans une couche des marnes raides (marne a hydrobies) a ete menee avec la loi cloe avec l'identification des parametres de cloe pour cette marne sur des essais elementaires de laboratoire. Le critere de bifurcation a permis de montrer que la localisation se declenchait en paroi, symetriquement ou non suivant l'isotropie du champ lointain, et plus tot dans le cas anisotrope. ? le second volet concerne le suivi de la localisation. Une etude theorique des milieux continus de second gradient unidimensionnels est realisee. La resolution analytique des equations constitutives, associees a un modele unidimensionnel developpe, est presentee dans le cadre des petites deformations. Une analyse numerique des equations d'equilibre a permis la determination d'une matrice de rigidite consistante ainsi que l'expression des forces hors equilibre. Un code elements finis unidimensionnel avec des elements finis conformes a ete developpe et valide. L'introduction du second gradient parait non satisfaisante pour assurer l'unicite des solutions. Un resultat important est l'independance du resultat vis a vis du maillage. Une etude theorique et une analyse numerique semblable a celle du cas monodimensionnel est ensuite realisee pour les milieux continus de second gradient bidimensionnels dans le cadre des grandes deformations.

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Beaudoin, Alexandre. "Signification des âges ⁴⁰Ar/³⁹ Ar le long de détachements crustaux : exemples de l'île d'Ikaria (Cyclades, Grèce) et du massif du Tende (Corse alpine, France)." Thesis, Orléans, 2017. http://www.theses.fr/2017ORLE2027/document.

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Abstract:

De nombreuses études ont montré l’impact de la déformation sur le système K-Ar, et donc les âges ⁴⁰Ar/³⁹ Ar. Ces études se limitent souvent à une comparaison des âges obtenus dans des roches déformées et un protolithe indemne de déformation. La première partie de cette étude a inversement consisté à étudier la distribution de la déformation à différentes échelles et à décrire finement les gradients d’intensité de la déformation. L’étude a porté sur deux protolithes de nature granitique, associés à une différence d’âge entre leur formation et les évènements tectonométamorphiques faible (< 1 Ma ; massif d’Ikaria) ou élevée (>240 Ma ; massif du Tende). Pour le premier cas, la déformation entraine une perte de 40Ar dans les clastes des phases potassiques, interprétée comme résultant de la réduction des tailles des domaines de diffusion qui n’est pas accentuée par une intensité de déformation croissante. Pour le second cas, l’héritageen 40Ar du protolithe se traduit par la circulation de fluides et de 40Ar externe au système via les structures se déformant activement, produisant parfois un vieillissement des âges grandissant dans la phengite des structures les plus localisantes, alors que sur d’autres coupes il est observé un rajeunissement plus logique. Pour les deux cas,l’interprétation des âges obtenus dans les phases néoformées pendant la déformation est ambiguë entre refroidissement,cristallisation et mélange, et nécessite un examen détaillé des données confrontées aux températures de fermeture possibles. Les interprétations indiquent pour le cas d’Ikaria une localisation de la déformation ductile en moins de 1-3Ma le long d’un gradient de second ordre d’une dizaine de mètre d’épaisseur. La localisation de la déformation à l’échelle d’une zone de cisaillement se réalise plus rapidement dans le cas de l’exhumation post-orogénique d’un MCC(~7 Ma) que dans le cas de l’exhumation de matériel continental impliqué dans un prisme de subduction (~14-10 Ma)
Numerous studies have shown the impact of deformation on the K-Ar system, and therefore ⁴⁰Ar/³⁹ Ar ages. These studies often do not provide data characterizing deformation and are limited to a comparison of the ages obtained indeformed rocks and an undeformed protolith. The first part of this study thus consisted in studying the strain distribution at different scales and finely describing strain intensity gradients. The study focused on two granitic protoliths, associated respectively with a difference in age between the formation of the protolith and the age of the tectonometamorphic events that is low (<1 Ma ; Ikaria Island) or inversely high (> 240 Ma ; Tenda massif). In the firstcase study, deformation results in a 40Ar loss in K-bearing phases, interpreted as resulting from the reduction of diffusion domains sizes which is not accentuated by an increasing strain intensity. In the second case study, the 40Arinheritance of the protolith results in fluids and extraneous 40Ar circulation through the actively deforming structures,ages in phengite being increasingly older approaching the most localizing structures in some sections, while others behave in an opposite way, more in line with the progressive strain localization in time. For both cases, interpretation of ages obtained in the newly formed phases during deformation is ambiguous between cooling, crystallization and mixing, and requires a detailed examination of the data confronted with the possible closing temperatures.Interpretations indicate for the Ikaria case study a strain localization in less than 1-3 Ma along a second order gradient of about ten meters in thickness. Strain localization at the scale of a shear zone occurs more rapidly in the case of a post-orogenic exhumation of a MCC (~ 7 Ma) than in the case of the exhumation of continental material involved in a subduction prism (~ 14-10 Ma)

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Beaude, Nicolas. "Etude théorique et expérimentale du comportement élasto-plastique et de la localisation de la déformation dans les monocristaux." Paris 13, 1988. http://www.theses.fr/1988PA132005.

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Abstract:

Etude experimentale sur des monocristaux en superalliage à base de nickel soumis à des essais à chaud d'écrouissage cyclique à basse fréquence. Observation d'un phénomene d'instabilité plastique accompagné de la formation de lignes de glissement cristallographiques sur le fut de l'éprouvette. Modélisation du comportement élasto-plastique par une généralisation de la loi de schmid. L'extension de la loi de normalite permet de déterminer la direction de l'écoulement plastique et les systèmes actifs du glissement octaédrique. C'est la bifurcation locale de cette loi de comportement qui rend compte de l'instabilite observée

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Lorée, Hugo. "Élastographie impulsionnelle : étude des artefacts et développement d’une méthode de guidage par ondes élastiques monochromatiques." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS446.

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Abstract:

La fibrose hépatique est une maladie chronique du foie en constante augmentation dans les pays industrialisés. Le degré de fibrose présente la particularité d’être directement corrélé à l’élasticité du foie. En quantifiant l’élasticité des tissus de manière non invasive, l’élastographie impulsionnelle fournit au praticien un outil de diagnostic majeur des maladies chroniques du foie. Couramment utilisée dans les services d’hépatologie, elle consiste à générer, à l’aide d’une sonde ultrasonore mono élément, une vibration impulsionnelle à la surface de la peau, qui va se propager dans les tissus sous forme d’une onde de cisaillement. Sa propagation est suivie en temps réel par ultrasons. Pour obtenir une mesure d’élasticité hépatique fiable, l’opérateur doit placer la sonde en regard d’une zone homogène du foie. Cette phase de localisation peut s’avérer difficile suivant l’expérience de l’opérateur, ou encore notamment lors de la mesure de patients obèses massifs.Deux axes majeurs ont été explorés au cours de cette thèse, d’une part pour améliorer l’applicabilité de l’examen sur patients obèses massifs, et d’autre part pour faciliter la localisation d’une zone de mesure optimale. Dans un premier temps, une étude des artefacts perturbant l’estimation de l’élasticité a été conduite sur simulations et in vitro. Ses résultats ont permis une meilleure compréhension de l’influence des artefacts les plus courants en élastographie impulsionnelle. Les résultats ont également conduit au développement de prototypes adaptés à la mesure du foie des patients obèses massifs. Dans un second temps, un outil de localisation a été développé pour aider l’opérateur à repérer une zone de mesure optimale. Enfin, les prototypes de sonde ainsi que la nouvelle méthode de localisation ont été testées dans le cadre d’un protocole clinique conduit à l’hôpital la Pitié-Salpêtrière sur des patients obèses massifs
The incidence of chronic liver diseases, and particularly liver fibrosis, is constantly growing in industrialized countries. Liver stiffness, which is a good surrogate marker to stage liver fibrosis, can be estimated noninvasively through transient elastography. This technique thus provides an important diagnosis tool to the specialists. Commonly used in hepatology, it consists in using a mono element ultrasound probe to generate a transient pulse at the surface of the skin that will propagate within the liver as a shear wave. Its propagation is tracked in real time using ultrafast ultrasound pulses. In order to obtain a reliable liver stiffness estimation, the probe has to be placed in front of a homogeneous region of the liver. This localization phase may be difficult depending on the experience of the operator, and the morphology of the patient, with obese patients being particularly difficult to measure.In this thesis, a first axis of research was dedicated to improve the applicability of transient elastography on massively obese patients. A second focus of research aimed at facilitating the localization of an optimal measurement window. First, the artefacts disturbing the stiffness estimation were studied through simulations and in vitro studies. It led to a better understanding of the influence of the most common artifacts in transient elastography and to the manufacturing of probe prototypes adapted to measuring massively obese patients. Secondly, a liver localization tool has been developed in order to help the operator detect an optimal measurement window. Lastly, the probe prototypes as well as the liver localization tool were tested on massively obese patients during a clinical trial carried out at the hospital la Pitié-Salpêtrière

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Lanata, Patrizia. "Full-field experimental characterization of mechanical behaviour and failure in a porous rock in plane strain compression : homogeneous deformation and strain localization." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAI040/document.

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Ce travail présente une caractérisation expérimentale du comportement mécanique et de la rupture par localisation de la déformation dans un grès des Vosges. L'évolution temporelle de la localisation a été caractérisée par des mesures de champs. Une nouvelle cellule triaxiale vraie a été développée au Laboratoire 3SR (Grenoble), qui permet une visualisation des échantillons sous chargement pour réaliser de la corrélation d'image numérique (CIN). Les essais ont été réalisés par compression en déformation plane (confinement de 20 à 50 MPa). La transition d'une déformation diffuse à localisée a été finement étudiée. Une analyse comparative a été ensuite effectuée entre les mesures de champs et la microstructure à l'échelle des grains observée par microscope (MEB). Enfin, une étude théorique basée sur une analyse en bifurcation a été menée pour comparer observations des bandes de cisaillement et prédiction sur la localisation de la déformation
This work aims an experimental characterization of the mechanical behaviour and failure by strain localization on a Vosges sandstone. The time evolution of strain localization has been characterized by full-field measurements. A new true-triaxial apparatus has been developed at Laboratoire 3SR (Grenoble), which enables the observation of the specimens during mechanical loading for application of digital image correlation (DIC). Tests have been performed in plane strain compression (confining pressure from 20 to 50 MPa). The transition from diffuse to localised deformation regimes has been extensively studied. Then, a comparative analysis has been done between the strain fields (DIC) and microscope (SEM) observations to determine how closely the DIC fields are related to deformation mechanisms detected at the grain scale. Finally, a theoretical bifurcation analysis is presented to compare the experimental observations of shear bands with strain localization prediction

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Mansard, Nicolas. "The role of metamorphic reactions for strain localization in the middle and lower crust : Insights from field observations and deformation experiments." Thesis, Orléans, 2019. http://www.theses.fr/2019ORLE3103.

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Abstract:

Les zones de cisaillement résultent de la localisation de la déformation dans les roches de la croûte et du manteau supérieur au cours de la déformation de la lithosphère. En accommodant une importante quantité de déformation, ces zones de cisaillement exercent un contrôle direct sur la rhéologie et la dynamique de la lithosphère. En s’appuyant sur des observations de terrain et des expériences de déformation, cette étude aspire à élargir les connaissances actuelles sur la rhéologie et le développement des zones de cisaillement. Dans cette étude, nous mettons en évidence que le comportement rhéologique des matériaux polyphasés est extrêmement sensible à la composition minéralogique, dans la mesure où de faibles variations chimiques peuvent initier la localisation de la déformation – même à faible contrainte de cisaillement – et induire de larges différences de résistance. Nos résultats exposent également la capacité dont fait preuve la déformation pour faciliter les réactions minérales, la nucléation, la formation de mélange de phases à grains fins et, inversement, comment une telle évolution des microstructures aboutit à la localisation de la déformation et à l’affaiblissement des matériaux. La composition des phases minérales, dans la mesure où elles régissent la réactivité, participe grandement à l’initiation de l’affaiblissement et à l’évolution à long terme de la résistance des zones de cisaillement. Globalement, notre étude atteste que la rhéologie des roches ne peut se résumer au comportement rhéologique des matériaux monophasés. Afin de recourir à l’utilisation de modèles rhéologiques pour prédire la résistance de la lithosphère, il semble nécessaire de prendre en compte à la fois la complexité des structures régionales (comme les zones de cisaillement) et la nature complète des roches qui les composent, notamment la rhéologie des matériaux polyphasés en présence — ou non — de la rétroaction entre la déformation et les réactions
Shear zones arise from strain localization into rocks of the crust and uppermost mantle during deformation of the lithosphere. By accommodating a large amount of strain, these shear zones have a direct control on rheology and dynamics of the lithosphere. Based on field observations and deformation experiments, this study aims at extending the current knowledge about the rheological behavior and the development of shear zones. In this study, we highlight that the rheological behavior of polyphase materials is extremely sensitive to their mineralogical composition and that small chemical variations can initiate strain localization – even at small shear strain - and induce large differences in resistance. Our results also show the ability of deformation to enhance mineral reactions, nucleation, the development of fine-grained mixed zones and, conversely, how such an evolution in microstructures eventually results in strain localization and weakening of polyphase aggregates. Phase compositions, in as much they control the reactivity, play a first-order role on both the initiation of weakening but also on the long-term evolution and strength of shear zones. Overall, our study illustrates that the rheology of rocks cannot be summarized as being controlled by monophase materials. In order to further use the rheological models as a predictive tool for lithospheric rheology, it seems essential to take into account both the complexity of regional structures (such as shear zone areas) and the complete nature of rocks that compose them, including the rheology of polyphase material in presence—or in absence—of feedback between deformation and reactions

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Ghorbanbeigi, Hamid. "Modélisation multi-échelle du comportement mécanique des matériaux cimentaires soumis à la carbonatation ou à la lixiviation." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10214/document.

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Abstract:

L’objectif de ce travail de thèse consiste à la modélisation du comportement mécanique des matériaux cimentaires, tel que la pâte de ciment et le béton qui sont soumis à la carbonatation et à la lixiviation. Ces réactions chimiques entre le matériau cimentaire et le milieu agressif environnant entraînent des changements dans la microstructure du matériau et par conséquent sur le comportement mécanique et peut ainsi avoir un impact important sur la durabilité des structures. Pour la caractérisation du comportement mécanique de ces matériaux chimiquement influencés, deux approches différentes sont proposées dans cette thèse: l'approche macroscopique et microscopique. Dans la première partie, une approche macroscopique est utilisée. L'intérêt est d'utiliser un modèle élastoplastique classique pour voir l'influence de la carbonatation et la lixiviation sur les paramètres élastiques et plastiques. Ce modèle est par la suite couplé avec un modèle d’interface pour décrire le comportement mécanique et le processus de rupture des matériaux cimentaires, prenant en compte la localisation des déformations sur une bande de cisaillement. Dans la deuxième partie, en prenant avantage des modèles micro-macro, il est possible de lier explicitement l'évolution de la microstructure durant la dégradation au comportement mécanique du matériau. Deux à trois étapes d’homogénéisations basé sur la méthode sécante modifie sont nécessaires pour aboutir au critère macroscopique. Les capacités prédictives des modèles micro-macro proposés ont été démontrés a travers une large validation expérimentale
The objective of this thesis is to model the mechanical behavior of cement based materials, such as cement paste and concrete, which are subject to carbonation and leaching. These chemical reactions between the cementitious material and the surrounding aggressive environment lead to changes in the material microstructure and consequently on the mechanical behavior, and can have a significant impact on the durability of structures. To characterize the mechanical behavior of these chemically influenced materials, two different approaches are proposed in this thesis: the macroscopic and microscopic approach. In the first part, a macroscopic approach is used. The interest is to use a classical elastoplastic model to see the effect of carbonation and lixiviation on the elastic and plastic parameters. This model is then coupled with an interface model to describe the mechanical behavior and the failure process of cementitious materials, taking into account the localization of deformations on a shear band. In the second part, by taking advantage of micro-macro models, it is possible to explicitly link the microstructure evolution during the degradation to the mechanical behavior of the material. Two or three homogenization steps based on the modified secant method are needed to reach the macroscopic criterion. The predictive capabilities of micro-macro models proposed here have been demonstrated through a wide experimental validation

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Tillard, Dominique. "Etude de la rupture dans les géomatériaux cohésifs : application à la marne de Beaucaire." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10211.

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Abstract:

Pour juger de la pertinence du concept de bande de cisaillement applique a la rupture des roches aussi bien dans le domaine fragile que ductile, deux methodes de suivi de la deformation lors d'essais homogenes ont ete mises en uvre, a savoir, la tomodensitometrie et la stereophotogrammetrie de faux relief. Appliquees a des essais triaxiaux et biaxiaux realises avec ou sans confinement, ces deux methodes permettent, chacune a leur echelle, de cerner la transition d'une deformation diffuse a un mode localise avec apparition de fissures. Avec la stereocomparaison, l'ouverture de fissures, leurs interactions et leur contribution a la deformation globale peuvent entre autres etre quantifiees. Le geomateriau cohesif qui a ete l'objet d'une telle etude est la marne de beaucaire, une roche tendre saturee finement grenue dont la pression de consolidation est de 5 mpa. La rupture de type fragile avec propagation brutale en mode de cisaillement d'une macro-fissure que l'on observe en compression simple et sous tres faible confinement (0. 05 ou 0. 1 mpa) a pu etre analysee de meme que la localisation en bandes de cisaillement contractantes obtenue sous 0. 25 mpa ou la densification du materiau observee sous plus fort confinement (1 mpa). Dans la mesure ou la notion de bande de cisaillement a ete, a partir de nos resultats experimentaux, jugee adequate pour decrire le comportement a la rupture de la marne de beaucaire dans les domaines de contraintes consideres, une analyse de bifurcation en mode localise visant a predire le seuil de localisation et l'orientation de la bande de cisaillement, a ete conduite avec une loi incrementale non lineaire particulierement souple, la loi cloe. Pour mener a bien une telle analyse sur un cas concret: le trou de forage, les parametres de cloe pour la marne de beaucaire ont d'abord ete identifies sur des chemins triaxiaux et biaxiaux elementaires

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Marinelli, Ferdinando. "Comportement couplé des géo-matériaux : deux approches de modélisation numérique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00954405.

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Nous présentons deux approches différentes pour décrire le couplage hydromécanique des géomatériaux. Dans une approche de type phénoménologique nous traitons le milieu poreux comme un milieu continu équivalent dont les interactions entre la phase fluide et le squelette solide constituent le couplage du mélange à l'échelle macroscopique. En caractérisant le comportement de chaque phase nous arrivons à décrire le comportement couplé du milieu couplé saturé.Nous utilisons cette approche pour modéliser des essais expérimentaux faits sur un cylindre creux pour une roche argileuse (argile de Boom). Les résultats expérimentaux montrent de façon claire que le comportement de cette roche est fortement anisotrope. Nous avons choisi de modéliser ces essais en utilisant une lois de comportement élasto-plastique pour laquelle la partie élastique est transversalement isotrope.Le problème aux conditions aux limites étudié met en évidence des déformations localisées autour du forage intérieur. Afin de décrire de façon objective le développement de ces bandes de cisaillement nous avons considéré un milieu continu local de type second gradient qui permet d'introduire une longueur interne. De ce fait nous avons pu étudier le problème d'unicité en montrant qu'un changement de la discrétisation temporelle du problème aux limites peut conduire à des solutions différentes.Dans la deuxième approche étudiée nous caractérisons la microstructure du matériau avec des grains et un réseau de canaux pour la phase fluide. À l'aide d'un processus numérique d'homogénéisation nous arrivons à calculer numériquement la contrainte du mélange et le flux massique. Cette méthode d'homogénéisation numérique a été implémentée dans un code aux éléments finis afin d'obtenir des résultats macro. Une validation de l'implentation est proposée pour des calculs en mecanique pure et en hydromécanique.

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Mokni, Moncef. "Relations entre déformations en masse et déformations localisées dans les matériaux granulaires." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10185.

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Abstract:

On presente une etude experimentale de la localisation de la deformation en bandes de cisaillement dans les materiaux granulaires et une etude theorique de la sensibilite du modele cloe a certains parametres. L'etude experimentale est realisee en deux volets: 1) le premier volet de l'etude concerne le phenomene de la localisation de la deformation au triaxial axisymetrique, avec visualisation quantitative de l'apparition et du developpement de la localisation au cours de l'essai par la methode tomodensitometrique scanner a rayons x. De nouveaux elements ont ete apportes concernant l'influence des conditions aux limites et l'existence d'une densite limite dans les bandes de cisaillement en grande deformation. 2) le deuxieme volet de l'etude concerne la localisation a l'appareil biaxial en deformation plane. On analyse l'influence de quelques facteurs importants (geometrie, granulometrie, compacite) sur l'apparition et le developpement de la localisation en conditions drainees. En revanche, des elements complementaires interessants sont presentes concernant la localisation au biaxial en regime non draine. La partie theorique concerne la prediction de la localisation par la loi de comportement cloe. Une etude de la sensibilite du modele cloe a certaines constantes internes est presentee. Une modelisation des essais de deformation plane non drainee est realisee. Les resultats experimentaux presentes dans le cadre de ce travail constituent une base de donnees d'identification de la loi cloe et en particulier des modules de cisaillement

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Bésuelle, Pierre. "Déformation et rupture dans les roches tendres et les sols indurés : comportement homogène et localisation." Phd thesis, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00069471.

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Abstract:

La localisation des déformations sous forme de bandes de cisaillement dans des roches tendres et des sols indurés est étudiée par une approche expérimentale et théorique :

L'étude expérimentale porte sur trois matériaux de caractéristiques différentes : un grès des Vosges, une siltite du Gard et une marne tendre de Beaucaire. On décrit d'abord la mise en opération d'une cellule triaxiale à haute pression et le développement d'une instrumentation de mesure des déformations. On présente ensuite une campagne d'essai sur un grès des Vosges jusqu'à des confinements de 60 MPa. L'étude concerne le comportement homogène de la roche sur des chemins de compression, extension et isotropes, la détection de la localisation, la caractérisation des structures localisées par une observation macroscopique, des mesures tomodensitométriques et une analyse microstructurale quantitative. Sur une siltite du Gard, plus raide que le grès, une étude de l'évolution de la fracturation de l'initiation jusqu'à la ruine de l'éprouvette est menée en utilisant la stéréophotogrammétrie de faux relief. Pour la marne de Beaucaire, le comportement normalement consolidé est exploré en réalisant des mesures de perméabilité au cours de la déformation, en régime isotrope ou déviatoire.

L'étude théorique présente la nouvelle loi CloE Roche développée spécifiquement pour les roches tendres à partir du modèle de lois incrémentales non-linéaires hypoplastiques CloE. Elle prend en compte une dépendance du comportement en volume vis-à-vis de la contrainte moyenne. L'identification de la loi est réalisée sur le grès des Vosges. Une analyse paramétrique d'un critère explicite de bifurcation en mode localisé prévoyant le moment d'apparition et l'inclinaison des bandes de cisaillement est réalisée pour obtenir un calage des résultats théoriques de bifurcation sur les expériences. Cette démarche illustre l'esprit de la loi, qui considère les observations de localisation comme un élément de calage de ses paramètres.

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Dissertations / Theses on the topic 'Localisations en cisaillement'

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