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Résumé thèse Fabien NAZARET

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Durabilité de matériaux céramiques pour outillages SPF

 

Fabien NAZARET - 2 décembre 2005

Dans cette étude, le comportement thermomécanique d'un béton réfractaire de type géopolymère renforcé par une fraction volumique constante de 1,5% de fibres métalliques courtes a été caractérisé et modélisé afin de donner des lois comportement qui permettent le dimensionnement de pièces par une approche numérique. Pour cela les objectifs de l'étude ont été de deux types. Le premier a consisté à établir une meilleure connaissance du comportement thermomécanique d'un tel matériau et des ses évolutions sous divers types de chargement et à différentes températures d'essai et de cuisson. Le second objectif est d'apporter des éléments de modélisation numérique pour permettre la mise en oeuvre de démarches de dimensionnement. Une base d'essais expérimentaux de traction, flexion et compression a été constituée pour le BRRFM cuit à 500°C et 900°C et pour une large gamme de températures d'essai. Cette caractérisation du comportement mécanique a mis en évidence une évolution des domaines de microfissuration pré-pic et d'adoucissement en fonction des températures d'essai et de cuisson. De plus, les différences de modules d'Young et de contraintes à la rupture mesurées entre les essais de traction et de flexion ont été expliquées par les caractéristiques mécaniques de ce type de matériau. La sensibilité à l'effet d'échelle du comportement mécanique des BRRFM a également été mise en évidence par des essais de flexion 3 points sur des poutres non-entaillées de 5 tailles différentes. Une loi dite à deux transitions considérant les théories déterministes et statistiques qui prédisent l'effet d'échelle a été proposée pour reproduire le comportement du BRRFM. Enfin, concernant la modélisation du comportement endommageable du BRRFM, deux modèles ont été analysés : un modèle de type « smeared-crack » régularisé par énergie de rupture et le modèle de Mazars en non-local dans une formulation différentielle. L'effet d'échelle prédit par ces modèles a été étudié et comparé à celui du BRRFM. La difficulté de l'identification des paramètres a été soulignée. Enfin, les modèles ont été utilisés pour simuler le comportement d'une éprouvette avec une géométrie complexe. Les modèles prédisent correctement les sites d'amorçage des fissures, leur ordre d'apparition, les niveaux d'efforts maximaux lorsque les paramètres identifiés en tractions sont utilisés. Ce cas de chargement a mis en évidence l'importance de l'adoucissement puisqu'il permet, dans le cas de géométries complexes, la redistribution du champ de contraintes et ainsi d'atteindre des niveaux d'efforts plus élevés que dans le cas d'un matériau ne présentant aucun adoucissement.