Modélisation hétérogène de la fatigue des enrobés bitumeux

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Abstract
Les propriétés mécaniques d'un enrobé bitumineux dépendent souvent des caractéristiques de son mastic. Ce dernier comprend le bitume et de petites particules appelées fines. Une analyse des différentes échelles bitumineuses (mastic ou mortier) permet de prédire le comportement de l'enrobé. Cette thèse se concentre sur le calcul numérique et l'évaluation des propriétés mécaniques des matériaux bitumineux, à savoir le module complexe et la fatigue. L'objectif de cette étude est de valider une méthode numérique capable d'évaluer l'endommagement par fatigue via une approche multi-échelle hétérogène. La modélisation a été réalisée en utilisant la méthode des éléments finis (EF). Les modèles sont constitués d'un squelette granulaire élastique et d'une matrice viscoélastique. Le squelette granulaire a été généré dans le logiciel MOA (acronyme français pour random object modeler) en respectant une courbe granulométrique propre aux matériaux étudiés. Sous ABAQUS, un logiciel d'éléments finis, l'équation de fatigue a été appliquée aux modèles. Ensuite, l'endommagement par fatigue a été calculé et présenté sous forme de cartographies visuelles. En appliquant l'approche multi-échelle hétérogène, il a été possible de développer une nouvelle méthode numérique pour définir l'endommagement des mélanges bitumineux. Cette approche s'est avérée assez précise. Elle est basée sur l'analyse de l'accumulation du pourcentage de dommages dans le modèle. Les résultats ont montré que les valeurs obtenues numériquement sont similaires aux données expérimentales. Une erreur de moins de dix pour cent a été calculée en ce qui concerne l'endommagement par fatigue à l'échelle du mastic. Cependant, à l'échelle de l'asphalte, cette différence est plus importante en raison de nombreux phénomènes tels que l’enchevêtrement granulaire et la dissipation visqueuse.

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