Apport de la simulation numérique 3D d’essais d’indentation instrumentée à l’identification d’une loi de comportement élasto-viscoplastique d’un béton à hautes performances

Contribution of 3D numerical simulation of instrumented indentation testing in the identification of elastic-viscoplastic behaviour law of a high-performance concrete

¹ Université de Reims Champagne–Ardenne, GRESPI/MPSE, Campus Moulin de la Housse, BP 1039, 51687 Reims Cedex 2, France
² Université Djilali Liabès, Laboratoire LGCE, Sidi Bel Abbès, Algérie

^a Auteur de correspondance : fazilay.abbes@univ-reims.fr

Reçu : 5 Novembre 2016
Accepté : 20 Mars 2017

Résumé

Les bétons à hautes performances (BHP) sont des matériaux hétérogènes à différentes échelles. L’identification des propriétés élasto-viscoplastiques effectives de tels matériaux nécessite d’une part la mesure des propriétés mécaniques à l’échelle de chaque phase constitutive, et d’autre part le recours à une approche par homogénéisation multi-échelle. Le travail présenté dans cet article concerne l’analyse du comportement élasto-viscoplastique de la matrice cimentaire d’un BHP. Une méthodologie d’identification inverse des paramètres des modèles de comportement des quatre phases constitutives de la matrice cimentaire a été développée. Elle se base sur le couplage entre la simulation 3D par la méthode des éléments finis d’un essai de nanoindentation et un procédé d’optimisation numérique des paramètres du modèle. La comparaison des courbes «charge-profondeur de pénétration» expérimentales et numériques pour chaque phase montre la bonne adéquation entre les données expérimentales et les modèles ainsi identifiés.

Abstract

High-performance concrete (HPC) are heterogeneous materials at different scales. The identification of effective elastic-viscoplastic properties of such materials requires firstly the measurement of mechanical properties on the scale of each constitutive phase, and secondly the use of a homogenization multiscale approach. The present work concerns the analysis of the elastic-viscoplastic behavior of the cement matrix of HPC. An inverse identification methodology of the model parameters of the four constitutive phases of the cementitious matrix was developed. It is based on the coupling between the finite element method 3D simulation of nanoindentation test and a numerical optimization process of the model parameters. The comparison of experimental and numerical “load-penetration depth” curves of each phase shows the good agreement between experimental data and the identified models.