Haitao Ge soutient sa thèse intitulée Étude multi-échelle de l'interaction pneu-chaussée dans des conditions de roulement basée sur le couplage de la méthode des éléments finis et de la méthode des éléments discrets le mardi 7 mars à 13h30, Amphithéâtre Arts et Industrie.

La soutenance se fera en anglais (suivie d’un verre de l’amitié) et sera accessible également avec le lien suivant :

https://cutt.ly/m8OHr3z

Le jury de thèse est composé de :

• M. HAMMOUM Ferhat : Rapporteur (Directeur de recherche, Université Gustave Eiffel)
• M. RENOUF Mathieu : Rapporteur (Chargé de recherche (HDR), Université de Montpellier)
• Mme. RAAB Christiane : Examinateur (Professeur des universités, EMPA de Zürich (Suisse))
• M. NELIAS Daniel : Examinateur (Professeur des universités, INSA Lyon)
• M. CHAZALLON Cyrille : Directeur de thèse (Professeur des universités, INSA Strasbourg)
• M. LE HOUEROU Vincent : Co-directeur de thèse (Professeur des universités, Université de Strasbourg)
• M. QUEZADA Juan Carlos : Co-encadrant (Maître de conférences, INSA Strasbourg)
• M. SHIFERAW Benjamin : Membre invité (Ingénieur de recherche et développement, Colas S.A.)

Résumé

Alors que le trafic augmente à pas de géant, la détérioration des couches de surface en asphalte apparaît comme la première cause des coûts d’entretien du réseau routier. Une compréhension approfondie de l’interaction pneu-chaussée est essentielle pour optimiser la conception de la couche de surface des chaussées bitumineuses dans le contexte d’infrastructures vieillissantes et de ressources d’entretien limitées. Pour faire face aux difficultés découlant de la complexité et de l’inadéquation des méthodes d’essai expérimentales dans l’étude du système d’interaction pneu-chaussée, les approches numériques telles que la méthode des éléments finis (FEM) et la méthode des éléments discrets (DEM) sont apparues comme un moyen prometteur et efficace de mieux comprendre les performances des enrobés bitumineux au cours des dernières décennies. La plupart des études actuelles sur l’interaction entre le pneu et la chaussée ont été menées dans le cadre de la mécanique des milieux continus à l’aide de la méthode des éléments finis, qui présente des limites dans la modélisation de la nature discontinue des mélanges bitumineux. La DEM offre un moyen prometteur d’examiner les propriétés mécaniques des mélanges bitumineux à l’échelle des particules, mais elle est inadéquate pour modéliser la structure déformable des pneus et estimer les forces de contact réalistes des pneus sur la surface de la chaussée. Cette thèse est consacrée à l’étude du système d’interaction entre le pneu et la chaussée sur la base de simulations numériques. Deux méthodes numériques principales, FEM et DEM, sont utilisées pour modéliser ce système à plusieurs échelles, de manière différente. La présente étude fournit une méthode de simulation multi-échelles incorporant la FEM et la DEM pour analyser les mécanismes d’interaction pneu-chaussée sous des charges de roulement réalistes, ce qui offre une voie prometteuse pour comprendre la détérioration de la surface de la chaussée et optimiser la conception de cette dernière.

SUMMARY

As traffic grows by leaps and bounds, deterioration of asphalt surface layers emerges as the primary cause of road network costs. A deep understanding of the tire-pavement interaction is essential for optimizing the surface design of asphalt pavements in the context of aging infrastructure and limited maintenance resources. To cope the difficulties rising from the complexity and inadequacy of experimental test methods in examining the tire-pavement interaction system, numerical approaches such as the Finite Element Method (FEM) and the Discrete Element Method (DEM) have emerged as a promising and effective way of gaining insight into asphalt mixture performance in recent decades. Most of the current tire-pavement interaction studies have been conducted in the continuum mechanics framework using FEM, which shows limitations in modeling the discontinuity nature of asphalt mixtures. DEM offer a promising way to examine the mechanical properties of asphalt mixtures at the particle level, but it is inadequate for modeling deformable tire structure and capturing realistic tire contact forces on the pavement surface. This thesis is dedicated to the investigation of the tire-pavement interaction system based on numerical simulations. Two main numerical methods, FEM and DEM, are used to model this system from multi-scales, differently. The present study provides a multi-scale simulation method incorporating FEM with DEM together to analyze tire-pavement interaction mechanisms under realistic rolling tire loads, which offers a promising way of understanding pavement surface deterioration and optimizing pavement surface design.