Simulation par éléments discrets d’une éprouvette de terre crue en compression

Le laboratoire Geomas est un laboratoire de recherche sous la tutelle de l'INSA de lyon.

Le stage pourra se dérouler en français ou en Anglais.

Contexte :

La terre crue est vraisemblablement le matériau naturel le plus facilement accessible et inépuisable au monde. Elle peut être utilisée pour des maisons individuelles, des immeubles d’habitation ou des bureaux. Ainsi, la terre crue longtemps oubliée, connaît un nouvel essor grâce à ses performances environnementales tout au long du cycle de vie d’un bâtiment, depuis la phase de construction, puis d’occupation et jusqu’à la démolition.

La terre crue, ou de pisé est caractérisée par son hétérogénéité car elle est composée d’éléments de taille extrêmement différentes : elle est composée d’argile avec des éléments de taille micrométrique et d’éléments plus gros, comme les granulats qui ont une taille centimétrique.

Objectifs :

L’objectif de ce stage est d’aborder le comportement mécanique de la terre crue de manière simplifiée, étant donné la variabilité des tailles de grains que comporte ce matériau. En effet, dans l’approche numérique choisie, de type éléments discrets, chaque grain est modélisé de manière indépendante, et interagit avec les autres avec une loi de contact (cohésion et/ou frottement). La grande variabilité des tailles de grains rend alors la simulation fidèle du matériau peu facilement réalisable.

On se propose alors d’étudier l’influence de la forme des grains sur le comportement du matériau en compression. Les simulations consisteront à simuler les particules d’argile en des particules de forme allongée, alors que les granulats présents dans le pisé auront des formes plus arrondies.

La modélisation se déroulera en plusieurs étapes:

-La première étape consistera à modéliser uniquement des grains allongés, liés par une loi cohésive.  L’influence de la forme des grains sera alors étudiée sur la résistance à la compression. Des simulations en 2D seront choisies pour la première et deuxième étapes.

-la seconde étape consistera à introduire (pour un allongement de particules allongées fixé) un ou des grains de plus grande taille et de forme arrondie pour simuler les granulats. Une analyse micromécanique sera menée pour ces deux premières étapes.

-la troisième étape consistera en une généralisation à la 3D. Elle pourra être menée en fonction de l’avancement du stage.

Les simulations numériques seront réalisées avec une plateforme open source (LMGC90, développée par le Laboratoire de Génie Civil de Montpellier) qui utilise l'approche de la dynamique de contact.
La méthode utilisée dans LMGC90 permettant ce traitement est la méthode NSCD (Non Smooth Contact Dynamics). Python est le langage de programmation du code LMGC90.

Ce stage master se déroulera à l'INSA de Lyon. Nous recherchons des étudiants motivés par la modélisation numérique.
Une connaissance du langage de programmation Python serait un avantage.

Etudiant en Master 2, ayant suivi des cours en geomecanique, mécanique des matériaux. Des connaissances de programmation en Python seraient également appérciées.