MODELISATION NUMERIQUE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DE SYSTEMES ENCHEVETRES

We employ a discrete simulation adapted from molecular dynamics techniques in order to study the mechanics of entangled semiflexible fibers. Each fiber is discretized by a small number of segments allowed to stretch and bend. A few hundred fibers, initially straight and placed and oriented at random are simulated during incremental compressions in the three directions of space or incremental shear. This model can take into account geometrical parameters (volume fraction, aspect ratio, orientation distribution...) as well as “material” parameters (flexibility, nature of contacts...). This model is also employed to generate samples used to validate image analysis techniques.Un modèle numérique basé sur des techniques de dynamique moléculaire a été développé pour étudier le comportement mécanique d'ensembles de fibres enchevêtrées. Pour limiter le nombre de degrés de liberté, les fibres sont discrétisées en une suite de segments. Le modèle permet de prendre en compte des paramètres géométriques (fraction volumique, facteur de forme, distribution d'orientation...) et des paramètres « matériaux » (flexibilité, frottement aux contacts...). Les comportements macroscopiques d'ensembles de fibres orientées aléatoirement ont été identifiés en fonction de ces paramètres, enrichissant ainsi les lois d'échelles simples de la littérature. Des informations microscopiques telles que l'évolution du nombre de contacts en fonction des sollicitations (compression isostatique, cisaillement) ont également pu être obtenues numériquement. Ceci a notamment permis de valider des techniques d'analyse d'image, ensuite appliquées à des images de tomographie aux rayons X de laines d'acier