Prévision de la rupture des ouvrages en béton sollicités en dynamique rapide

This study deals with the aspects of the concrete behaviour under dynamic loading such as impacts and explosions. For this kind of solicitations concrete experiences compaction, a decrease of porosity, plastic strains in compression and also cracking in tension. It is relevant to be able to represent, at the same time, the phenomena of compaction of material, as well as the rupture by phenomenon of extension. The objective of this study is initially to test a constitutive model for concrete, developed within a static framework, for loading where the strain rate becomes significant. In that goal, original experiments of dynamic concrete compaction were developed. These experiments are based on the split Hopkinson test and were carried out on confined concrete samples. These tests made it possible to highlight a significant effect of the strain rate on the spherical behaviour of concrete. Following these experimental observations, a new viscoplastic and visco-damage model was developed. This model is based on Perzyna viscoplasticity associates with a modified Gurson yield function and on a Dubé visco-damage model. This new constitutive model for concrete is able to represent the rate effect experimentally observed. The two models presented in this work were implemented in the finite elements code LS-DYN3D. Simulations of tests carried out on structures allowed to validate the numerical implementation, as well as the "viscous'' model for fast dynamic loading.Ce travail concerne la prise en compte des aspects du comportement du béton sous des chargements dynamiques tels que les impacts ou les explosions. Pour ce type de sollicitations, il est important d'être capable de représenter à la fois les phénomènes de compaction du matériau, ainsi que la rupture par phénomène d'extension. L'objet de ce travail est dans un premier temps de tester une loi de comportement, développée dans un cadre statique, pour des chargements où la vitesse de déformation devient importante. Pour cela des expérimentations originales sur la compaction dynamique des bétons ont été développées. Ces expérimentations s'appuient sur la technologie des barres de Hopkinson et ont été réalisés sur des échantillons de béton confiné. Ces essais ont permis de mettre en évidence un important effet de la vitesse de déformation sur le comportement sphérique d'un béton. Suite à ces observations expérimentales, un nouveau modèle viscoplastique visco-endommageable est proposé. Ce modèle s'appuie sur une viscoplasticité de type Perzyna, associée à une surface seuil de Gurson pour les déformations plastiques et à un visco-endommagement de type Dubé associé à une nouvelle surface seuil. Ce modèle devient donc capable de représenter les effets de la vitesse de chargement observés expérimentalement. Les deux modèles de comportement présentés dans ce travail ont été implantés dans le code de calcul aux éléments finis LS-DYNA3D. Des simulations numériques d'essais réalisé sur des structures ont permis de valider l'implantation numérique, ainsi que le modèle "visqueux'' pour les chargements de dynamique rapide