Dans ce travail, on analyse la rhéologie et les microstructures des matériaux composites à matrice polymère thermodurcissable renforcée par des fibres de verre tels que les Bulk Moulding Compounds et Sheet Moulding Compounds (SMC). Dans un premier temps, la rhéologie des BMC est analysée sur des rhéomètres spécifiques en compressions simple et en déformation plane. Les résultats expérimentaux soulignent les influences de la vitesse de déformation, du type de charge, du taux de fibres et de la température sur la rhéologie des BMC. Des modèles viscoélastiques non linéaires 1D et 3D sont alors proposés pour reproduire la réponse de ce matériau. Dans un deuxième temps, les microstructures de plaques de SMC comprimées industriellement sont analysées par microtomographie à rayons X, en utilisant le mode de contraste de phases. Les influences des conditions de moulage sur les porosités résiduelles, les migrations de matrice, l'intégrité, la flexion, l'écrasement et l'orientation des mèches de fibres de verre sont mises en exergue et permettent d'(in)valider les hypothèses des modèles rhéologiques de la littérature.

Un mur de soutènement en pierre sèche (MSPS) est un ouvrage vernaculaire construit par empilement de blocs rocheux sans liant. Ce type de mur a fortement sculpté les campagnes françaises mais a aussi été utilisé par le passé dans des ouvrages de soutènement que ce soit routier ou ferroviaire. Pourtant, l’utilisation de cette technologie a disparu au cours du 20e siècle au profit de solutions industrialisées comme le béton armé. Face à ce patrimoine vieillissant, il est très difficile de proposer des protocoles de réparation alors que la réglementation associée à ces ouvrages est inexistante. Pour les mêmes raisons, alors que cette technologie répond parfaitement aux questions soulevées par le développement durable, elle est rarement envisagée ou retenue par les prescripteurs. La rupture des MSPSs neufs peut apparaître à cause de : (1) une poussée excessive du remblai soutenu par le mur, (2) un effort concentré excessif présent sur la surface du remblai et proche de la tête du mur. Ces deux causes induisent deux types de rupture très différents, respectivement : (1) rupture en déformation plane, (2) rupture par apparition d’un ventre. Trois expériences récentes à l’échelle 1 des MSPSs chargés par : (1) une poussée hydrostatique, (2) un remblai, (3) un remblai avec une force concentrée sur la surface de ce dernier, ont permis d’identifier certains phénomènes mis en jeu dans ces ruptures. Ce travail de thèse contribuera alors au développement de nouveaux outils scientifiques mais aussi à valider des outils existants pour dimensionner les MSPSs. Les expériences réalisées à l’échelle 1 serviront alors de cadre à ce travail pour valider les outils développés. Nous avons choisi d’utiliser une approche aux éléments discrets (MED) où chaque bloc de pierre du mur est modélisé individuellement, respectant ainsi la nature-Même de l’ouvrage réel. Dans un premier temps, une rupture de type déformation plane est modélisée par une approche discrète pure et une approche discrète-Continue. Les atouts et inconvénients de chacune des méthodes sont mis en avant. Une validation quantitative des modèles numériques est faite en comparant la hauteur critique de chargement avec les expériences à l’échelle 1. Ensuite, on étudie la sensibilité de plusieurs paramètres géométriques et mécaniques sur la hauteur critique de chargement, tout comme l’influence de la cohésion du remblai. Enfin, une première modélisation 3D de type qualitative sur la rupture des MSPS par un chargement concentré en surface du remblai est présentée. Les problèmes de modélisation sont soulevés et l’influence de la forme des blocs dans le processus de rupture est étudiée. / A dry-Stone retaining wall (DSRW) is a vernacular structure constructed by stacking the stone blocks without using any binder. In the past, this wall has been extensively used, shaping the French countryside area, built either for road or railroad retaining wall. However, the use of this technology has disappeared during 20th century, due to the emergence of more industrialized materials such as reinforced concrete. Confronted by these ageing heritage structures, it is very difficult to propose a proper reparation procedure since the building codes associated with this structure are nonexistent. For the same reason, though this technology perfectly answers the questions raised by the concept of sustainable development, in practice this structure is rarely considered or used by the engineering advisors. The failure of the newly built DSRWs can be attributed to the following reasons: (1) an excessive pressure of backfill retained by the wall, (2) a presence of an excessive concentrated load on the backfill surface, close to the top part of the wall. These two types of loading lead to two very different types of failure, respectively: (1) plane strain failure, (2) bulging failure. Three recent experimental campaigns of DSRWs loaded with: (1) hydrostatic pressure, (2) backfill, (3) backfill with a concentrated on its surface, provided a better understanding of phenomena involved in these failures. The work presented in this PhD thesis contributes to the development of new scientific tools capable to help design the DSRWs, as well as validating existing tools. The recent full-Scale experimental campaign will serve as a basis to the validation of the developed numerical tools. We have chosen to use a discrete element method (DEM) where each stone block of the wall is modeled individually, complying with the nature of real DSRW. In the first place, the plane strain failure is modeled by a purely discrete approach and a discrete-Continuum approach. The advantage and inconvenient of each method will be presented in advance. A quantitative validation of numerical models is provided by comparing the critical height of loading with results derived from the full-Scale experimental campaign. Thereafter, a 3D qualitative model of DSRWs loaded with a concentrated load on the backfill surface is presented. The modeling problem is noted and the influence of the block form in regards of the related failure mechanism is studied.

Ce mémoire présente une étude expérimentale et théorique de la locaisation dans les matériaux granulaires.<br /><br />La première partie se présente comme une revue des méthodes et théories de la mécanique des sols (ou plus généralement des solides) qui ont trait, de près ou de loin, à la rupture localisée. Les différentes approches sont examinées sous l'angle du rôle joué par la notion de déformation localisée. Les concepts de base de l'analyse de bifurcation par localisation en bande de cisaillement sont exposés, et les principaux travaux discutés.<br /><br />La seconde partie rend compte d'une étude expérimentale réalisée à l'essai biaxial, avec visualisation quantitative (mesure de champs de déformation) de l'apparition et du développement de la localisation au cours de l'essai. Une méthode de mesure de champs, la stéréophotogrammétrie de faux relief, a été développée et on l'expose en détail. Les résultats discutés concernent la naissance de la localisation, la façon dont elle se propage, les variations de volume au sein de la bande de cisaillement, le rôle des imperfections de l'essai.<br /><br />La partie théorique concerne l'analyse de bifurcation par localisation. Après avoir rapproché quelques études concernant le matériau élastoplastique non standard, et discuté le rôle de l'angle de dilatance dans ces prévisions, on s'intéresse à l'application du cadre classique de cette analyse aux cas des lois incrémentalement non linéaires; la nécessité d'une extension de ce cadre est avancée, et la mise en oeuvre du cadre élargi sur une loi heuristique permet d'illustrer la pertinence de cette approche générale.

Ce travail présente une caractérisation expérimentale du comportement mécanique et de la rupture par localisation de la déformation dans un grès des Vosges. L'évolution temporelle de la localisation a été caractérisée par des mesures de champs. Une nouvelle cellule triaxiale vraie a été développée au Laboratoire 3SR (Grenoble), qui permet une visualisation des échantillons sous chargement pour réaliser de la corrélation d'image numérique (CIN). Les essais ont été réalisés par compression en déformation plane (confinement de 20 à 50 MPa). La transition d'une déformation diffuse à localisée a été finement étudiée. Une analyse comparative a été ensuite effectuée entre les mesures de champs et la microstructure à l'échelle des grains observée par microscope (MEB). Enfin, une étude théorique basée sur une analyse en bifurcation a été menée pour comparer observations des bandes de cisaillement et prédiction sur la localisation de la déformation. / This work aims an experimental characterization of the mechanical behaviour and failure by strain localization on a Vosges sandstone. The time evolution of strain localization has been characterized by full-field measurements. A new true-triaxial apparatus has been developed at Laboratoire 3SR (Grenoble), which enables the observation of the specimens during mechanical loading for application of digital image correlation (DIC). Tests have been performed in plane strain compression (confining pressure from 20 to 50 MPa). The transition from diffuse to localised deformation regimes has been extensively studied. Then, a comparative analysis has been done between the strain fields (DIC) and microscope (SEM) observations to determine how closely the DIC fields are related to deformation mechanisms detected at the grain scale. Finally, a theoretical bifurcation analysis is presented to compare the experimental observations of shear bands with strain localization prediction.