Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury d

AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : ddoc-theses-contact@univ-lorraine.fr LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm Laboratoire d’Énergétique et de Mécanique Appliquée (LEMA) & Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (LEM3) Rapporteurs Comlan Aristide HOUNGAN Maître de Conférences, Université Nationale des Sciences, Technologies, Ingénierie et Mathématiques – Bénin Yao KOUTSAWA Chercheur (HDR), Luxembourg Institute of Science and Technology – Luxembourg Examinateurs Abdelouahab KHELIL Professeur, Université de Lorraine – France Antoine VIANOU Professeur, Université d’Abomey-Calavi – Bénin Victor GBAGUIDI Maître de Conférences, Université d’Abomey-Calavi – Bénin Directeurs de thèse Hamid Zahrouni Professeur, Université de Lorraine – France Mohamed GIBIGAYE Maître de Conférences, Université d’Abomey-Calavi – Bénin Mahdia HATTAB Professeur, Université de Lorraine – France Présentée par Le 16 Juillet 2020 pour l’obtention du Doctorat délivré conjointement par l’Université d’Abomey-Calavi et l’Université de Lorraine Spécialités : Mécanique des Matériaux - Génie Civil Thèse de Doctorat Jury ~ UNIVERSITÉ ~ DE LORRAINE Université de Lorraine École Doctorale Chimie Mécanique Matériaux Physique (C2MP) MODELISATION MULTI-ECHELLES DES PROPRIETES ELASTIQUES DU COMPOSITE ARGILE-PAILLES DE RIZ Christian Enagnon ADADJA Dédicace MODELISATION MULTI-ECHELLES DES PROPRIETES ELASTIQUES DU COMPOSITE ARGILE-PAILLES DE RIZ i Dédicace << A ma famille >> Remerciements MODELISATION MULTI-ECHELLES DES PROPRIETES ELASTIQUES DU COMPOSITE ARGILE-PAILLES DE RIZ iii Remerciements Ce travail ne saurait être réalisé sans certaines personnes à travers leur soutien professionnel, morale ou amical. À travers ces quelques lignes je voudrais leur témoigner toute ma gratitude. Cette thèse financée par le Ministère des Affaires Etrangères de la France à travers son Ambassade au Bénin, est le fruit d’une collaboration entre le Laboratoire d’Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (LEM3) de l’Université de Lorraine (UL) et le Laboratoire d’Énergétique et de Mécanique Appliquée (LEMA) de l’Université d’Abomey-Calavi (UAC). Mes remerciements vont à l’endroit des professeurs Hamid ZAHROUNI, Mohamed GIBIGAYE et Mahdia HATTAB, mes directeurs de thèse pour leur encadrement efficace. J’exprime toute ma reconnaissance à mes rapporteurs : Comlan Aristide HOUNGAN et Yao KOUTSAWA, ainsi qu’aux membres du jury : Abdelouahab KHELIL, Antoine VIANOU et Victor GBAGUIDI pour l’intérêt qu’ils ont pu porter à ces travaux de recherche. J’adresse mes remerciements aux membres du comité de suivi de cette thèse : Abdelouahab KHELIL, professeur à l’UL, Valéry DOKO, enseignant chercheur à l’UAC pour avoir accepté suivre ce travail durant les trois années de recherche. Je voudrais remercier également le professeur André LECOMTE pour son aide dans certains de mes essais à l’IUT Nancy-Brabois. Je tenais à exprimer un remerciement particulier à Mohamad JRAD, Enseignant chercheur au LEM3 pour sa disponibilité lors de cette campagne expérimentale. Je voudrais remercier l’ensemble du personnel du laboratoire LEM3 en particulier Arlette JACQUIERRE, Anne BLUM, Aurore HANSON. Mes sincères remerciements au professeur Antoine VIANOU, directeur de l’ED Sciences de l’ingénieur et au professeur Dominique DALOZ, directeur de l’ED C2MP. Remerciements iv MODELISATION MULTI-ECHELLES DES PROPRIETES ELASTIQUES DU COMPOSITE ARGILE-PAILLES DE RIZ Je remercie les docteurs Clément A. LABINTAN, Ahmed EL-MOUMEN, Gildas GODONOU, Edem CHABI et Crespin Yabi pour tout le soutien. Je profite aussi de cette occasion pour rendre hommage à mes collègues amis doctorants Raoul, Joël, Mariette, Angelo, Reine. Je ne saurai oublier remercier Emmanuel, Kassir et Mimoune qui ont contribué considérablement à l’aboutissement de ce travail. A Jean-Claude et Anne-Marie HEMERYCK je dis un grand merci pour toute votre assistance. Résumé MODELISATION MULTI-ECHELLES DES PROPRIETES ELASTIQUES DU COMPOSITE ARGILE-PAILLES DE RIZ v Résumé Avec l’évolution de l’humanité il est proposé des constructions modernes à base de matériaux conventionnels. Ceci n’est pas sans conséquence car de nos jours le secteur de la construction est le premier consommateur d’énergie et le deuxième émetteur de CO2 dans le monde. Ceci à un impact significatif sur le climat de la planète. Il s’avère donc indispensable de nos jours de mettre au point des matériaux qui respectent au mieux l’environnement à travers leur faible pouvoir d’émission de gaz à effet de serre et qui consomment peu d’énergie. C’est dans cette démarche que s’inscrit le présent travail de recherche qui contribuera au développement des matériaux écologiques pour la construction. Il s’intéresse à l’étude des propriétés élastiques d’un composite à matrice argileuse, renforcé avec des pailles végétales de riz. Au regard des résultats obtenus, il est montré que ce matériau utilisé de façon traditionnelle en milieu rural possède des caractéristiques intéressantes, qui constituent des raisons de sa vulgarisation auprès des constructeurs. Les essais expérimentaux en liaison avec l’étude microstructurale ont permis de mieux maitriser non seulement la répartition des fibres dans la matrice, mais aussi de définir la formulation optimale du composite. La variation de la fraction volumique des pailles, nous permet de mettre en évidence l’influence des pailles sur le matériau terre. Les pailles jouent le rôle des armatures dans le matériau composite argile-pailles de riz (banco). Elles améliorent la résistance en traction et en compression jusqu’à un seuil de 25% de proportion volumique. Il est apparu que le module de Young baisse avec l’évolution de la fraction volumique et que sa plus grande valeur est obtenue lorsque la fraction volumique est de 25%. La modélisation multi-échelle en vue de la prédiction du comportement élastique du composite banco a été réalisée dans ce travail, à travers les modèles analytiques de Mori- Tanaka, Hashin-Strikman, les bornes de Voigt et Reuss. Une étude numérique a été faite à l’aide du logiciel Digimat dont le module éléments finis FE et le module semi-analytique MF ont été utilisés. L’étude du comportement du matériau a été menée uniquement en Résumé vi MODELISATION MULTI-ECHELLES DES PROPRIETES ELASTIQUES DU COMPOSITE ARGILE-PAILLES DE RIZ élasticité. A l’aide de ces modèles, nous avons pu remonter aux propriétés intrinsèques des constituants du composite (les propriétés élastiques des pailles de riz et de la matrice argileuse, l’aspect ratio des pailles de riz, l’orientation géométrique des inclusions végétales, la fraction volumique des inclusions). Nous avons remarqué que les modèles de Mori-Tanaka et le modèle Digimat MF prédisent au mieux le comportement élastique du composite argile-pailles de riz. Mot clés : banco, caractéristiques mécaniques, élasticité, modélisation micromécanique, étude numérique Abstract MODELISATION MULTI-ECHELLES DES PROPRIETES ELASTIQUES DU COMPOSITE ARGILE-PAILLES DE RIZ vii Abstract With the evolution of humanity, modern constructions are proposed based on conventional materials. This is not without consequence because today the construction sector is the largest consumer of energy and the second emitter of CO2 in the world. This significantly impacts the climate of the planet. It is therefore essential today to develop materials that best respect the environment through their low greenhouse gas emission power and which consume little energy. This research is part of this process, which will contribute to the development of ecological materials for construction. We are interested in studying the elastic properties of a clay matrix composite, reinforced with vegetable rice straws. In view of the results obtained, it is shown that this material used in a traditional way in rural areas has interesting characteristics, which constitute reasons for its popularization with builders. The experimental tests in conjunction with the microstructural study made it possible to better control not only the distribution of the fibres in the matrix, but also to define the optimal formulation. The variation in the volume fraction of straws allows us to highlight the influence of straws on the earth material. Straws play the role of reinforcements in the clay-rice straw composite material (banco). They improve the tensile and compressive strength up to a threshold of 25% by volume proportion. It appeared that the Young's modulus decreases with the evolution of the volume fraction and that its greatest value is obtained when the volume fraction is 25%. Multi-scale modelling for the prediction of the elastic behaviour of the banco composite was carried out in this work, through the analytical models of Mori-Tanaka, Hashin- Strikman, the bounds of Voigt and Reuss. A numerical study was made using the Digimat software, of which the finite element module and the MF semi-analytical module were used. The study of the behaviour of the material was carried out only in elasticity. Using these models, we were able to go back to the intrinsic properties of the constituents of the composite (the elastic properties of rice straws and the clay matrix, the aspect ratio of rice straws, the geometric orientation of inclusions, the volume fraction of inclusions). We have Abstract viii MODELISATION MULTI-ECHELLES DES PROPRIETES ELASTIQUES DU COMPOSITE ARGILE-PAILLES DE RIZ noticed that the Mori-Tanaka models and the Digimat MF model best predict the elastic behaviour of the clay-rice straw composite. Keywords: banco, mechanical characteristics, elasticity, micromechanical modelling, numerical study Sommaire MODELISATION MULTI-ECHELLES DES PROPRIETES ELASTIQUES DU COMPOSITE ARGILE-PAILLES DE RIZ ix Sommaire Dédicace ...................................................................................................................... i Remerciements uploads/Litterature/ ddoc-t-2020-0067-adadja.pdf