Encadrement
- Directeur : Vincent Garnier
- Co-encadrant : Cédric Payan
- Organisme rémunérant : Projet Investissements d’Avenir ENDE
Jury
- Vincent TOURNAT LAUM (La Mans) Rapporteur
- Olivier BOU MATAR IEMN (Lille) Rapporteur
- Philippe ROUX ISTerre (Grenoble) Examinateur
- Marcel REMILLIEUX LANL (Los Alamos, USA) Examinateur
- Odile ABRAHAM IFSTTAR (Nantes) Examinatrice
- Vincent GARNIER LMA Directeur de thèse
- Cédric PAYAN LMA Co-Directeur de thèse
Résumé :
Les phénomènes observés dans le comportement élastique non linéaire des roches et des bétons sont reconnus pour être étroitement reliés à leur microstructure. La signature non linéaire de ces matériaux est complexe avec notamment une perte temporaire des propriétés élastiques en sollicitation dynamique ainsi que des phénomènes d’hystérésis et de relaxation lente. L’origine physique des effets reste encore pour partie inconnue. Bien qu’il fasse consensus dans la communauté scientifique que ces phénomènes prennent source aux joins de grains et contacts imparfaits au sein du matériau. Depuis les années 90, de nombreuses études académiques et industrielles ont démontré l’intérêt de l’acoustique non linéaire pour la caractérisation non-destructive avec des indicateurs dont la sensibilité à l’endommagement est décuplée par rapport à ceux utilisés jusqu’alors. De nombreuses études relatent cette sensibilité, mais les valeurs rapportées restent trop souvent qualitatives, rendant impossible toute comparaison bibliographique. Cela est essentiellement dû au caractère unidimensionnel des modélisations utilisées. Les effets tridimensionnels associés aux couplages éventuels des phénomènes non linéaires sont généralement négligés dans ces études, ce qui limite l’obtention de paramètres quantitatifs, pouvant même mener à des conclusions erronées.
Dans ce contexte, ces travaux de thèse s’attachent à développer une approche théorique tridimensionnelle unifiée, adaptée de l’acousto-élasticité développée par Hughes et Kelly en 1953. Le premier chapitre, introduit le support bibliographique de ces travaux. Le deuxième chapitre expose un modèle de relaxation tridimensionnel, couplé aux coefficients élastiques d’ordre trois. Il est validé expérimentalement sur du mortier et du grès. Il est démontré que la perte temporaire des propriétés élastiques en sollicitation dynamique est un phénomène anisotrope induit. Plusieurs types de champ de déformation sont utilisés, en exploitant divers modes de résonances. Le troisième chapitre, applique le modèle à la résonance non linéaire. En partant d’une loi, locale et tensorielle, de perte des propriétés élastiques, des résultats expérimentaux de résonance non linéaire multimodale sont correctement modélisés. Le quatrième chapitre introduit le modèle à la prospection non linéaire in situ. Les perspectives de ces travaux sont vastes, couvrant des domaines fondamentaux (élasticité non linéaire) ou plus pratiques (contrôle non destructif et surveillance passive de bâtiments).
