Couplage dynamique de l'adsorption et de la mécanique dans les milieux poreux et granulaires – DynAMe

Les mécanismes de dégradation tels que le fluage et la rupture sont liés aux effets capillaires dans les matériaux poreux et granulaires à plusieurs échelles tels que les pâtes de ciment, les argiles, les géopolymères, les sols, etc. Pour mieux comprendre ces processus, nous devons comprendre comment l'adsorption affecte le comportement mécanique de l'adsorbant et le déforme, mais aussi comment la mécanique a un impact sur le processus d'adsorption. Nous proposons une approche de modélisation d'un couplage dynamique à double sens entre l'adsorption et la mécanique prenant en compte les microstructures poreuses ou granulaires complexes. Cette approche numérique est basée sur la mécanique statistique, plus spécifiquement sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pour l'adsorption et sur la dynamique moléculaire (MD) pour la déformation induite. Elle sera validée expérimentalement pour des microstructures modèles et réalistes de milieux poreux et granulaires qui seront incluses dans des simulations dynamiques de cycles d'un grand nombre de particules afin de capturer les corrélations structurelles à longue portée. Nous appliquerons cette approche de modélisation pour étudier le séchage et le fluage de la pâte de ciment sous l'action des forces capillaires. Dans la deuxième partie de ce projet, nous étudierons également la formation de ponts solides entre les grains polydispersés à l'échelle moléculaire et à l'échelle du micron. Les résultats de la DFT-MD à l'échelle moléculaire serviront de base à une simulation par la méthode des éléments discrets à l'échelle supérieure au micron.