Discrete element modelling of asphalt concrete reinforced with fiber glass grids
par Guixian Liu, ICube équipe GC-E
Jeudi 23 mai 2019, à 13h30, amphithéâtre Arts et Industries, INSA Strasbourg
La soutenance aura lieu en anglais.
Le jury est composé de :
- Cyrille Chazallon, supervisor, professeur, INSA Strasbourg
- Georg Koval, advisor, maître de conférences, INSA Strasbourg
- Ali Daouadji, co-supervisor, professeur, INSA Lyon
- Frédéric Ragueneau, professeur, ENS Cachan
Rapporteurs :
- Yannick Descantes, chargé de recherche, HDR, IFSTTAR
- François Chevoir, directeur de recherche, IFSTTAR
Abstract
The effect of fiberglass grid reinforcement in asphalt concrete is studied numerically by discrete element method in this work. Firstly, concerning on the quasi-brittle material, the elasticity of modelling are calibrated, and the rupture behaviour is verified with linear elastic fracture mechanics. Then the simulations of wedge splitting tests are performed under monotonic load. The interface elasticity and failure dominate in the fracture propagation of samples, which gives rise to a simplified interface model. The parameter calibration on Young’s modulus and Poisson’s ratio is conducted between interface model and discrete element method. Through the fitting with experimental results, the interface strength and energy release rate are also identified by discrete element method and simplified interface model. Comparing with linear elastic fracture mechanics, the interface rupture presents more released energy. The strength and energy release rate are reduced because of the application of the fiber glass grid. The fatigue behaviour is studied by simulations of 4-point bending fatigue tests. Bodin’s fatigue model ‘L2R’ is adapted with discrete element method. The effect of each parameter on the damage evolution is studied respectively. The fiber glass grid helps to extent the fatigue life mainly after the fatigue cracks cross the grid. The interface effect is observed on prolonging the fatigue life of all the phases. From both monotonic and fatigue tests, it indicates that good bonding between two asphalt concrete layers is important to the resistance of rupture.
L’effet du renforcement de la grille en fibre de verre sur le béton bitumineux est étudié numériquement par la méthode des éléments discrets. En ce qui concerne les matériaux quasifragiles, l’élasticité de la modélisation est calibrée et le comportement à la rupture est vérifié par une mécanique de la rupture élastique Le comportement et la défaillance de l’interface prédominent dans la fracture des échantillons, ce qui donne lieu à un modèle d’interface simplifié. L’étalonnage des paramètres sur le module de Young et le coefficient de Poisson est effectué entre le modèle d’interface et la méthode des éléments discrets. Grâce à l’ajustement avec les résultats expérimentaux, la résistance de l’interface et le taux de libération d’énergie sont également identifiés par la méthode des éléments discrets et un modèle d’interface simplifié. En comparaison avec la mécanique de la rupture élastique linéaire, la rupture de l’interface présente une plus grande quantité du taux de libération d’énergie. La force et le taux de libération d’énergie sont réduits en raison de l’application de la grille en fibre de verre. Le comportement en fatigue est étudié à l’aide de simulations d’essais de fatigue en flexion en 4 points. Le modèle de fatigue de Bodin ‘L2R’ est adapté à la méthode des éléments discrets. L’effet de chaque paramètre sur l’évolution des dommages est étudié séparément. L’effet d’interface est observé lors de la prolongation de la résistance à la fatigue de toutes les phases. Les essais monotoniques et les essais de fatigue indiquent qu’une bonne liaison entre deux couches de béton bitumineux est importante pour la résistance de rupture.