Résumé de la thèse de doctorat défendue le 11 juillet par Oumar Keita

à l'Université Libre de Bruxelles

Titre : Modélisation et expérimentation de l'endommagement des roches sous charge explosive : application aux mines de Guinée

Dans cette thèse, une nouvelle loi d'endommagement en traction des roches sous chargement explosif est établie. Basée sur l'approche micro-mécanique et énergétique, la loi d'évolution d'endommagement dynamique est conçue à l'aide de la méthode mathématique d'homogénéisation basée sur le développement asymptotique, et en tenant compte de l'effet inertiel lors de la propagation de fissure. Les simulations numériques sont présentées en vue d'illustrer la capacité du modèle à décrire les comportements connus comme les effets de taille pour la réponse structurelle, la sensibilité au taux de déformation, la transition fragile-ductile et la dispersion de l'onde.

 

 

 

La loi est implémentée dans le code aux éléments finis LAGAMINE pour étudier la réponse macroscopique du modèle. Plusieurs cas d'application en dynamique ont été examinés.

En 1D, les problèmes de localisation ont été étudiés dans une barre sollicitée en traction dynamique par une rampe de chargement. Selon l'amplitude de chargement, trois réponses ont été identifiées :   
           a) comportement purement élastique pour des faibles charges       
           b) localisation à l'extrémité encastrée de la barre pour des chargements modérés et           c) localisation à la tête de la barre pour des chargements élevés.   

L'influence de la taille microstrurelle sur la localisation a été examinée. Des simulations numériques de l'essai de traction dynamique par écaillage ont été effectuées. Des essais expérimentaux de traction dynamique par écaillage ont été réalisés sur la bauxite et ont permis de valider le modèle en comparant l'analyse postmortem de l'éprouvette aux résultats des simulations numériques d'écaillage. Ces essais ont aussi permis de déterminer les caractéristiques mécaniques du matériau, la résistance mécanique en traction dynamique, l'instant de rupture et la vitesse de déformation à rupture.

En 2D, des simulations numériques sont effectuées pour reproduire le comportement d'une mine sous charge explosive. Le modèle a été capable de reproduire l'endommagement en traction sous charge explosive. L'influence des paramètres du modèle tels que : l'orientation des fissures, la taille de la microstructure et la valeur initiale d'endommagement sur la distribution de l'endommagement autour du trou de charge a été étudiée. Enfin, un cas d'application sur les mines de bauxite de Guinée a été étudié, incluant un calcul de l'extension de la zone endommagée ainsi qu'une prédiction numérique du niveau de vibration engendrée suite aux tirs à l'explosif. La prédiction du modèle est globalement en accord avec les résultats de la littérature.

Oumar KEITA

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