Nospher

Modélisation discrète non-sphérique des géomatériaux pour les ouvrages hydrauliques et les risques de chutes de blocs (Nospher)

Figure : Avatars numériques d'un bloc rocheux centimétrique, après mesure 3D en laboratoire de sa forme (à gauche). Une première version (2e à gauche) sous la forme d'un polyèdre à plusieurs dizaines de milliers de sommets et facettes peut s'obtenir directement à partir des mesures de forme mais est en général trop lourde à utiliser au sein d'un calcul informatique (tel que celui du milieu). A l'inverse, des versions sous la forme d'agrégats rigides de sphères (incluant respectivement 266 et 90 sphères pour les deux dernières images) sont plus économes en calcul et peuvent désormais être définies aisément à partir des avancées du projet

Synthèse

Partenaires

- Institut Carnot «Eau et Environnement»
- RECOVER (Jérôme Duriez = coordinateur, Stéphane Bonelli, Julien Lehuen et Hadi Fathipour Azar)
- IGE (Franck Bourrier, Guillaume Chambon et Thierry Faug)
- Pascal Hagenmuller (Météo France) est remercié pour sa collaboration informelle

Subvention

100 k€ du Carnot Eau et Environnement dans le cadre de son Appel à Projets « Ressourcement Scientifique » 2020, dont 90 k€ à destination de RECOVER

Période de réalisation

2021-2022

Descriptif

Les déformations des barrages en enrochement et les phénomènes de chute de blocs en montagne impliquent tous deux des déplacements d'agrégats de géomatériaux, que ce soit au sein de l'ouvrage hydraulique ou le long d'un versant. La considération directe de ces agrégats dans les simulations numériques, via l'adoption d'un point de vue discret, est possible en DEM (Discrete Element Method), mais elle implique bien souvent une idéalisation de leur forme qui est décrite comme sphérique et ne permet pas une description précise de la microstructure des matériaux et de leur comportement mécanique.

Le projet Nospher s’est alors intéressé à des descriptions DEM plus réalistes de la morphologie des agrégats, sous la forme de «clumps » approximant cette-dernière par une subdivision rigide de portions sphériques. Il a en particulier établi des méthodes de définition de ces clumps permettant de reproduire fidèlement les formes désirées, avec un coût en calcul acceptable.

Produits de la recherche

Article scientifique ([A..])

[A1] A Comparative Study of Existing and New Sphere Clump Generation Algorithms for Modeling Arbitrary Shaped Particles, H. Fathipour-Azar, J. Duriez, Archives of Computational Methods in Engineering, 2025, hal-04991147

Amélioration logicielle

La mise à jour df2aeacd du code YADE.