Modélisation du comportement dynamique du béton par la méthode des éléments discrets

ABSTRACT

The use of a 3D Discrete Element Method (DEM) is proposed to study concrete structures submitted to dynamic loading. The model has already been validated through quasi-static simulations. This paper aims first at extending the validation of the model through the simulation of SHPB tests at high strain rates, and at contributing to the understanding of the physical mechanisms in stake. Once the correct identification of the model parameters is done, compressive dynamic tests are first simulated. The model proves able to reproduce the concrete strain rate dependency, and confirms the inertia-based hypothesis at high strain rates. Then dynamic tensile tests are simulated, and the results tend to show that the strain rate effect in tension is a material one. A local rate dependence is then introduced in the model, which proves to reproduce accurately the experimental rate sensitivity.

RÉSUMÉ

L'utilisation d'une Méthode Eléments Discrets 3D est proposée pour étudier les structures en béton soumises à des chocs. Le modèle a déjà été validé au travers de simulations quasi-statiques et de simulations d'essais de compression dynamiques, ayant permis de confir-mer l'hypothèse inertielle pour expliquer l'effet de vitesse aux hauts taux de déformation. Le but de ce travail est d'abord d'étendre la validation du modèle à la traction dynamique en simulant des essais de traction aux barres d'Hopkinson, et ensuite de contribuer à la compréhension des mécanismes physiques mis en jeu. Une fois l'identification correcte des paramètres du modèle, des essais de traction dynamique sont simulés et les résultats montrent que l'effet de vitesse à ces taux de déformation seraient un effet matériau. Une loi de dépendance locale au taux de déformation est donc introduite, montrant une grande aptitude à reproduire l'effet de vitesse expérimentalement observé.

KEYWORDS:

• distinct element method
• concrete
• high strain rates
• dynamic
• strain rate dependency.

MOTS-CLÉS:

• méthode éléments discrets
• béton
• dynamique rapide
• effet de vitesse.