Les matériaux cimentaires sont largement utilisés dans divers ouvrages d’ingénieur. Ils sont soumis à des processus multi-physiques tels que la charge mécanique, le séchage et la dessiccation, les changements de température, la corrosion, etc. Ces matériaux contiennent également des hétérogénéités multi-échelles telles que des pores et des inclusions. Les propriétés mécaniques macroscopiques de ces matériaux sont intrinsèquement affectées par l'évolution microstructurale. Parmi d'autres aspects, l’endommagement dû à la fissuration est un mécanisme essentiel de la rupture des matériaux cimentaires. Un aspect essentiel pour la modélisation du processus de rupture progressive est la description de la transition entre l’endommagement diffus (microfissures) et les fissures localisées. Dans cette étude, nous avons adopté la méthode de champ de phase à cette fin. La formulation de base de cette méthode est d'abord rappelée dans la thèse. Nos contributions sont ensuite principalement composées de trois parties.La première partie est consacrée à l'étude de la déformation et de l'endommagement du béton armé sous l'effet du processus de corrosion de l'acier. Deux nouveaux essais de laboratoire sont d'abord présentés, permettant respectivement la caractérisation de l'expansion du produit de corrosion et l'estimation des propriétés élastiques locales du produit de corrosion. Le processus d'endommagement est ensuite couplé à la cinétique de la corrosion chimique. Les essais de laboratoire sont simulés en utilisant la méthode du champ de phase. L'évolution des déformations, des contraintes et des dommages induits est étudiée et analysée.Dans la deuxième partie, l'endommagement et la fissuration du béton dus au retrait de séchage sont étudiés. Un grand nombre d'études ont été rapportées mais la plupart d'entre elles étaient limitées à une configuration bidimensionnelle. Dans notre travail, nous avons réalisé des simulations tridimensionnelles à l’aide de la méthode de champ de phase d'échantillons de béton soumis à un processus de séchage. La distribution des inclusions est basée sur des images tomographiques d'échantillons réels. L'évolution du champ d’endommagement et la propagation des zones fissurées sont analysées. Les effets de la distribution spatiale des inclusions sont également étudiés par des comparaisons entre les simulations 2D et 3D.Les matériaux cimentaires sont également des milieux poreux et présentent une déformation plastique dans la pâte de ciment. Dans la troisième partie, nous nous intéressons à l'étude de l'effet des pores et de la déformation plastique sur le processus de fissuration. Dans ce but, un critère plastique macroscopique issu de l'homogénéisation non linéaire est d'abord présenté. Une série de simulations numériques sont réalisées. Il s'avère que le processus de fissuration est significativement affecté par la distribution spatiale des pores et la déformation plastique de la matrice solide.
Jueliang Chen (Fri,) studied this question.