Micromechanics based modeling of the Callovo-Oxfordian argillite mechanical behavior

Modélisation micro-macro du comportement élastoplastique endommageable de l'argilite du Callovo-oxfordien.

¹ Laboratory of Mechanics of Lille, UMR 8107, Cité scientifique, 59655 Villeneuve d'Ascq, France
² Agence Nationale pour la gestion des déchets radioactifs (ANDRA), 92296 Chatenay-Malabry, France

Corresponding author: ariane.guery@polytech-lille.fr

Received: 15 March 2007
Accepted: 7 June 2007

Abstract

The present study is devoted to the development and validation of a non-linear homogenization approach of the mechanical behavior of Callovo-Oxfordian argillites. The material is modelled as an heterogeneous one composed of an elastoplastic clay matrix and of linear elastic or elastic damage inclusions. The macroscopic constitutive law is obtained by adapting the Hill-type incremental method [1]. The approach consists in formulating the macroscopic tangent operator of the material from the non-linear local behavior of its phases. Due to the matrix/inclusion morphology of the microstructure of the argillites, a Mori-Tanaka scheme is considered for the localization step. The developed model is first compared to Finite-Elements calculations and then validated and applied for the prediction of the macroscopic stress-strain responses of argillites.

Résumé

Cette étude est consacrée au développement et à la validation d'une approche d'homogénéisation non-linéaire appliquée au comportement mécanique de l'argilite du Callovo-oxfordien. Le matériau est modélisé comme un composite à trois phases constitué d'une matrice élastoplastique et d'inclusions élastiques linéaires et élastiques endommageables. La loi constitutive macroscopique est obtenue à l'aide d'une adaptation de la méthode incrémentale de [1]. Cette approche aboutit à la construction de l'opérateur tangent macroscopique du matériau qui dépend du comportement local non-linéaire des phases. Compte tenu de la morphologie matrice/inclusion de la microstruture de l'argilite du Callovo-oxfordien, un schéma d'homogénéisation de type Mori-Tanaka est utilisé pour la résolution du problème de localisation. Le modèle ainsi développé est appliqué à la prédiction des réponses macroscopiques contrainte-déformation de l'argilite du Callovo-oxfordien sous différents trajets de chargement.