Date : 2017
Type : Livre / Book
Type : Thèse / ThesisLangue / Language : français / French
Résumé / Abstract : Le bois est un matériau cellulaire naturel et excellent absorbeur d’énergie. Employé au sein de structures du type limiteur d’impact, il subit de nombreux phénomènes lors d’un cas de chute. Une large campagne expérimentale est réalisée afin d’analyser les réponses en compression du hêtre et de l’épicéa, en fonction de la direction de sollicitation, de la vitesse de déformation pour la plage [0.001-600] s−1 et de deux types de restrictions latérales qualifiées d’extrêmes. La direction longitudinale se révèle la plus sensible à la vitesse ainsi qu’au type de restrictions latérales et les conséquences sur la capacité d’absorption d’énergie du bois sont alors significatives. Par ailleurs, les protocoles développés ont vocation à être déclinés pour un large panel d’essences aux propriétés mécaniques variées. Un modèle matériau élastoplastique, isotrope transverse et sensible à la vitesse de déformation est élaboré à l’aide des techniques multi-échelles et de la micromécanique. Les propriétés élastiques macroscopiques sont estimées à l’aide du schéma d’homogénéisation de Mori-Tanaka à partir de données issues de la microstructure. Un critère de type Gurson étendu reposant sur l’approche micromécanique de l’endommagement ductile est employé pour retranscrire le comportement non linéaire, la densification et le caractère compressible du bois. Des paramètres de dégradation découplés du critère sont appliqués selon la direction longitudinale. La modélisation proposée repose sur une description simplifiée du bois et les résultats numériques associés illustrent la bonne capacité du modèle à reproduire les différentes réponses observées lors d’un cas de chute.
Résumé / Abstract : Wood is a natural cellular material, which is widely and advantageously used as shock absorber for the transport of radioactive materials. Accident situations are evaluated based on the 9 m drop test, which allows us to observe the complex crushing behavior of wood. A compressive experimental study is conducted on spruce and beech wood species over a large range of strain rates (from 0.001 to 600 s−1) to investigate the effect of the loading direction and of two extreme lateral confinements. The longitudinal direction is the most sensitive to the effect of strain rate and of lateral confinements which have significant consequences on the energy absorption. Besides, the experimental investigation can be adapted to various wood species with very different mechanical properties. A strain rate dependent elastoplastic model with transversal isotropy is developed using multi-scale and micromechanics techniques. The elastic macroscopic properties of wood are estimated with a Mori-Tanaka scheme and information extracted from the microstructure. The Gurson type criterion based on the micromechanical approach of the ductile damage is used in order to describe the non linear behavior of wood, its densification regime and its compressibility as well. Additionally, uncoupled degradation parameters are applied to reproduce the failure mechanisms involved in the longitudinal response. A simplified description of wood is used within the modeling and the numerical results exhibit the good ability of the model to reproduce the various wood responses during an accident situation.