A micromechanical analysis of damage propagation in fluid-saturated cracked media

Luc Dormieux; Djimedo Kondo; Franz-Josef Ulm

doi:10.1016/j.crme.2006.05.007

A micromechanical analysis of damage propagation in fluid-saturated cracked media
[Une analyse micromécanique de la propagation de l'endommagement d'une fissure sous pression de fluide]

Présenté par : Pierre Suquet

Luc Dormieux ¹ ; Djimedo Kondo ² ; Franz-Josef Ulm ³

¹ LMSGC, ENPC, cité Descartes, 77455 Marne la Vallée cedex, France
² Laboratoire de mécanique de Lille-UMR CNRS 8107, USTL, 59655 Villeneuve d'Ascq cedex, France
³ Department of Civil Engineering, MIT, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139-4307, USA

Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 7, pp. 440-446.

Résumé
Abstract

On reprend tout d'abord le cadre classique de la Mécanique Linéaire de la Rupture (MLR) en considérant le cas d'une fissure sous pression de fluide. Puis l'on s'intéresse à un v.e.r. de milieu fissuré saturé comprenant une famille de fissures caractérisée par le paramètre de densité ε correspondant. Généralisant l'approche énergétique usuelle de la MLR, le critère d'endommagement est formulé sur la force thermodynamique associée à ε, celle-ci pouvant être estimée à l'aide de divers schémas d'homogénéisation. On montre que ce critère s'exprime en fonction d'une déformation effective macroscopique, ou alternativement, en fonction de la contrainte effective de Terzaghi. La stabilité de la propagation de l'endommagement est discutée en fonction du schéma utilisé. On présente une comparaison avec les résultats d'un essai de traction uniaxiale sur une éprouvette de béton.

We first revisit the well known framework of Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) in the case of a fluid-saturated crack. We next consider a r.e.v. of cracked medium comprising a family of cracks characterized by the corresponding crack density parameter ε. Generalizing the classical energy approach of LEFM, the proposed damage criterion is written on the thermodynamic force associated with ε, which is estimated by means of standard homogenization schemes. This criterion proves to involve a macroscopic effective strain tensor, or alternatively the Terzaghi effective stress tensor. The stability of damage propagation is discussed for various homogenization schemes. A comparison with experimental results is presented in the case of a uniaxial tensile test on concrete.

Reçu le : 2005-09-12
Accepté le : 2006-05-16
Publié le : 2006-06-30

DOI : 10.1016/j.crme.2006.05.007

Keywords: Damage, Homogenization, Micromechanics, Cracking, Anisotropy, Eshelby tensor
Mot clés : Endommagement, Homogénéisation, Micromécanique, Fissure, Anisotropie, Tenseur d'Eshelby

Affiliations des auteurs :

Luc Dormieux ¹ ; Djimedo Kondo ² ; Franz-Josef Ulm ³

@article{CRMECA_2006__334_7_440_0,
     author = {Luc Dormieux and Djimedo Kondo and Franz-Josef Ulm},
     title = {A micromechanical analysis of damage propagation in fluid-saturated cracked media},
     journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
     pages = {440--446},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {334},
     number = {7},
     year = {2006},
     doi = {10.1016/j.crme.2006.05.007},
     language = {en},
}

TY  - JOUR
AU  - Luc Dormieux
AU  - Djimedo Kondo
AU  - Franz-Josef Ulm
TI  - A micromechanical analysis of damage propagation in fluid-saturated cracked media
JO  - Comptes Rendus. Mécanique
PY  - 2006
SP  - 440
EP  - 446
VL  - 334
IS  - 7
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crme.2006.05.007
LA  - en
ID  - CRMECA_2006__334_7_440_0
ER  -

%0 Journal Article
%A Luc Dormieux
%A Djimedo Kondo
%A Franz-Josef Ulm
%T A micromechanical analysis of damage propagation in fluid-saturated cracked media
%J Comptes Rendus. Mécanique
%D 2006
%P 440-446
%V 334
%N 7
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crme.2006.05.007
%G en
%F CRMECA_2006__334_7_440_0

Luc Dormieux; Djimedo Kondo; Franz-Josef Ulm. A micromechanical analysis of damage propagation in fluid-saturated cracked media. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 7, pp. 440-446. doi : 10.1016/j.crme.2006.05.007. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2006.05.007/

Bibliographie
Cité par

[1] J.-J. Marigo Formulation d'une loi d'endommagement d'un matériau élastique, C. R. Acad. Sci. Paris II, Volume 292 (1981), pp. 1309-1312

[2] H. Horii; S. Nemat-Nasser Overall moduli of solids with microcracks: load-induced anisotropy, J. Mech. Phys. Solids, Volume 31 (1983) no. 2, pp. 155-171

[3] T. Mura Micromechanics of Defects in Solids, Martinus Nijhoff Publ., 1987

[4] M. Kachanov Elastic solids with many cracks and related problems, Adv. Appl. Mech., Volume 30 (1993), pp. 259-445

[5] D. Krajcinowic Damage Mechanics, North-Holland, 1996

[6] B. Budiansky; R. O'Connell Elastic moduli of a cracked solid, Int. J. Solids Struct., Volume 12 (1976), pp. 81-97

[7] P. Suquet, Plasticité et homogénéisation, Thèse de Doctorat d'Etat, Paris VI, 1982

[8] S. Andrieux; Y. Bamberger; J.-J. Marigo Un modèle de matériau microfissuré pour les roches et les bétons, J. Mech. Theor. Appl., Volume 5 (1986) no. 3, pp. 471-513

[9] V. Pensée; D. Kondo; L. Dormieux Micromechanical analysis of anisotropic damage in brittle materials, J. Engrg. Mech., ASCE, Volume 128 (2002) no. 8, pp. 889-897

[10] L. Dormieux; D. Kondo Poroelasticity and damage theory for saturated cracked media, Applied Micromechanics of Porous Materials, CISM Lecture Notes, vol. 480, Springer-Verlag, 2005, pp. 153-186

[11] Q.S. Nguyen Stability and Non Linear Solids Mechanics, Wiley, 2000

[12] J.-B. Leblond Mécanique de la rupture ductile et de la rupture fragile, Hermes, 2001

[13] V. Pensée; L. Dormieux; D. Kondo; V. Deudé Poroélasticité d'un milieu mésofissuré : analyse micromécanique, C. R. Acad. Sci. Paris, série IIb, Volume 330 (2002), pp. 147-152

[14] V. Deudé; L. Dormieux; D. Kondo; S. Maghous Micromechanical approach to nonlinear poroelasticity: application to cracked rocks, J. Engrg. Mech., Volume 128 (2002), pp. 848-855

[15] P. Ponte-Castaneda; J.R. Willis The effect of spatial distribution on the effective behavior of composite materials and cracked media, J. Mech. Phys. Solids, Volume 43 (1995) no. 12, pp. 1919-1951

[16] V.S. Gopalaratnam; S.P. Shah Softening response of plain concrete under tension, ACI J., Volume 82 (1985) no. 3, pp. 310-322

Cité par Sources :

Commentaires - Politique