Academic literature on the topic 'Nettoyage de structures fragiles'

Les matériaux quasi fragiles comme les roches, les céramiques et le béton présentent souvent des hétérogénéités (fissures, cavités, inclusions,. . . ). Sous chargement de compression, des fissures stables peuvent s'initier à partir de ces hétérogénéités et se propager dans la direction de la sollicitation. Dans cette étude, on s'intéresse à l'amorçage des fissures dans les matériaux quasi fragiles sollicités sous chargement de compression uni-axiale. Le plâtre, bon modèle pour les céramiques, est le matériau modèle préconisé dans cette étude. L'étude de l'amorçage est réalisée dans une structure de plâtre avec une cavité unique et dans une structure de plâtre avec des cavités multiples disposées suivant un réseau périodique en quinconce. Pour les deux structures, l'amorçage est déterminé suivant deux approches : une approche expérimentale faisant appel à la technique de corrélation d'images numériques 2D (CIN-2D) et une approche théorique basée sur le critère mixte de Leguillon. La corrélation d'images permet de suivre la déformation d'ouverture autour du trou. Pour déterminer l'amorçage expérimental de la fissure, une méthode basée sur le suivi de la déformation d'ouverture au cours du test de compression est développée. Le critère mixte stipule que l'amorçage se produit lorsque les deux conditions : la condition en contraintes et la condition en énergie sont satisfaites en même temps. On montre que les prédictions basées sur le critère mixte sont en accord avec les résultats expérimentaux<br>Quasi brittle materials such as rocks, ceramics and concrete often exhibit heterogeneities (cracks, cavities, inclusions,. . . ). Under a compressive loading, stable cracks can take place and grow from these heterogeneities. This work is devoted to the study of the crack onset in quasi brittle materials under a uniaxial compressive loading. The plaster, a good model for ceramics, is the model material chosen in this study. The crack onset is studied in a structure of plaster containing a single cavity and in a structure of plaster with multiple cavities arranged in a periodic array in quincunx. For the two structures, the crack initiation is determined following two approaches: an experimental approach based on the 2D digital image correlation (2D-DIC) and a theoretical approach based on the mixed criterion of Leguillon. The 2D-DIC allows following the strain field around the cavity. In order to determine the crack onset experimentally, a method based on the analysis of the strain history is developed. The mixed criterion states that the crack onset occurs when the two conditions : the stress condition and the energy condition are simultaneously satisfied. The predictions based on the mixed criterion are in good agreement with experimental results

Les modèles de comportement mécanique, dits macroscopiques, sont développés à la fois pour leur légèreté, permettant le calcul d’éléments structuraux pouvant atteindre d’importantes dimensions, et pour leur finesse de représentation des phénomènes mécaniques observés par le matériau à des échelles plus fines. Le développement de tels modèles est ici effectué dans le cadre de la sollicitation sismique, donc des chargements cycliques alternés, appliquée à des ouvrages en matériaux quasi-fragiles, et plus précisément en béton. À ce jour, les modèles macroscopiques, effectivement applicables au calcul de structures, et représentatifs du comportement cyclique du béton sont encore rares. En conséquence de la complexité du problème de fissuration à homogénéiser, les modèles macroscopiques existants affichent une robustesse limitée ou ne permettent pas de reproduire l’ensemble des phénomènes mécaniques observés par le matériau. Une des barrières à la résolution de ces deux problématiques est le manque de données expérimentales relatives aux phénomènes à modéliser. En effet, en cause de la difficulté technique de les réaliser, peu de résultats d’essais cycliques alternés sur du béton sont disponibles dans la littérature.&#8232; Une démarche d’expérimentation numérique a donc été élaborée sur la base d’un modèle fin du matériau, dit microscopique, capable de fournir les résultats nécessaires à la formulation et à l’identification d’un modèle macroscopique. Dans le modèle microscopique le matériau est considéré comme une structure à part entière, il a été développé afin de ne nécessiter qu’une quantité réduite de résultats d’essais, maîtrisés, pour être mis en oeuvre. Le modèle microscopique, un modèle particulaire lattice, a été développé sur la base d’un modèle lattice existant, enrichi pour être en mesure de simuler le comportement des matériaux quasi-fragiles sous chargements multi-axiaux et cycliques. Le modèle microscopique a alors été validé en tant qu’outil d’expérimentation numérique, et exploité afin d’établir les équations constitutives du modèle macroscopique fondées sur les théories de l’endommagement et de la plasticité. La régularité de la relation de comportement proposée, intégrant un effet unilatéral progressif, a notamment été garantie par l’utilisation d’un modèle d’élasticité non-linéaire. Le modèle macroscopique a finalement été calibré, entièrement, à l’aide du modèle microscopique, et mis à l’oeuvre dans la simulation de la réponse d’un voile en béton armé soumis à un chargement de cisaillement cyclique alterné. Cette simulation a permis de mettre en avant la robustesse numérique du modèle développé, ainsi que la contribution significative du comportement uni-axial cyclique alterné du béton à l’amortissement de telles structures<br>Macroscopic mechanical behavior models are developed for their light computational costs, allowing the simulation of large structural elements, and the precise description of mechanical phenomena observed by the material at lower scales. Such constitutive models are here developed in the seismic solicitation framework, therefore implying cyclic alternate loadings at the material scale, and applied to civil engineering buildings, often made of concrete, or more generally of quasi-brittle materials. To date, macroscopic models applicable to structural computations, while representing the cyclic mechanical behavior are rare. In consequence of the intricacy of the fracture processes to homogenize, macroscopic constitutive models either do not present sufficient robustness or miss on important phenomena. One of the limitations to the resolution of this issue is the lack of experimental data. Indeed, because of the complexity of the experiments to set up, few results on alternate cyclic tests on concrete are available in the literature.A virtual testing approach has therefore been established on a microscopic model of the material, able to provide results needed to the formulation and the calibration of a macroscopic model. In the microscopic model, the material is considered as structure itself, it is developed so as to only necessitate a reduced amount of results from controlled experimental tests, in order to be used. The microscopic model, a lattice discrete element model, has been developed on the basis of an existing lattice model and extended to the simulation of multi-axial and cyclic loadings. The microscopic model has then been validated as a virtual testing tool and used to establish equations of the macroscopic model, on the basis of damage and plasticity theories. The consistency of the proposed constitutive relation, embedding progressive unilateral effect, has been achieved using non-linear elasticity. The macroscopic model has finally been calibrated, entirely with the microscopic model, and employed to simulate the response of a reinforced concrete wall under alternate shear loading. This simulation has served to showcase the numerical robustness of the proposed model, as well as the significant contribution of the uni-axial alternate behavior of concrete to the structural damping of such structures

Dans ce travail, on se propose d'étudier le couplage entre les propriétés de rupture et la géométrie des structures dans la rupture quasi-fragile. Des expériences de rupture menées en mode I sur quatre géométries de spécimens entaillés en bois (épicéa) de taille identiques, permettent d'étudier l'effet de la géométrie sur les caractéristiques de rupture et notamment sur le comportement courbe-R. Dans un premier temps, un modèle de fissure cohésif est utilisé pour estimer des propriétés de rupture intrinsèques. Néanmoins, malgré l'efficacité d'un tel modèle pour décrire la rupture quasi-fragile, les propriétés de fissure cohésives dépendent également de la géométrie, le couplage étant notamment manifeste sur l'énergie de rupture cohésive Gf et sur l'ouverture critique wc qui sont les propriétés liées au régime stationnaire de la zone cohésive ou au stade critique de l'endommagement. La taille critique de FPZ apparaît donc dépendante de la géométrie. Toutefois en dépit de la dépendance à la géométrie, un lien entre les propriétés cohésives et les caractéristiques de la courbe-R a été établi. Les raisons d'un tel couplage entre la taille critique de FPZ et la géométrie est recherchée à travers une approche locale dans laquelle la biaxialité des champs de contrainte de fond de fissure est étudiée. Cette approche locale permet de définir une longueur caractéristique de FPZ qui est en accord avec les résultats expérimentaux.

Dans le contexte du développement durable, la fissuration des structures en béton armé est devenue un sujet d'étude central. Deux niveaux d'analyse de la durabilité d'un ouvrage apparaissent : l'échelle de la structure et l'échelle de la fissure. A l'échelle de la structure, les modèles à éléments finis basés sur la mécanique de l'endommagement peuvent être utilisés. Cependant, l'utilisation de ces modèles nécessite l'introduction d'une longueur caractéristique afin de prévenir la dépendance au maillage. Or l'introduction de cette longueur caractéristique empêche l'étude fine de la fissuration. A l'échelle de la fissure, la discontinuité peut être décrite de manière explicite à l'aide d'un modèle à éléments discrets. Grâce à ces modèles, les principaux mécanismes de dégradation du béton sont reproduits. Mais, l'étude d'ouvrages industriels en béton n'est pas possible à cause de la finesse de maillage nécessaire à l'étude de la fissuration. Dans ce travail, une méthode de couplage non-intrusive est proposée. A l'échelle globale, un modèle à éléments finis basé sur la mécanique de l'endommagement est utilisé. Les zones d'intérêt -- c'est-à-dire les zones de concentration d'endommagement -- sont analysées à l'échelle locale à l'aide d'un modèle à éléments discrets. Les résultats numériques obtenus à l'aide de la stratégie proposée sont comparés à des résultats expérimentaux afin de valider la méthode. Plusieurs cas tests sont étudiés afin de montrer les capacités de l'approche à modéliser la propagation des fissures pour une structure en béton sous chargement. Des problèmes spécifiques au béton comme l'effet d'échelle, l'impact des armatures ou l'effet 3D sont adressés<br>In the context of sustainable development, the study of cracking of large concrete structures has become of primary importance. Two levels of analysis appear: the structure scale and the crack scale. At the structural level, non-linear finite element analyses based on continuum damage mechanics can be carried out. Nevertheless, the use of such models requires the introduction of a characteristic length to prevent the occurrence of spurious mesh dependency in case of strain softening. This characteristic length tends to smooth the discontinuity and thus makes the study of the cracks harder. At the crack level, an explicit description of the crack can be achieved using discrete element methods. This way, the main failure mechanisms of quasi-brittle materials are recovered. But the mesh density required for such modeling is nevertheless prohibitive to treat a whole industrial structure. A non-intrusive technique is proposed, allowing the use of finite element models at a global scale and a decoupled local analysis of some interesting areas, i.e. around cracks, for which a discrete element model is used. Numerical results obtained from the proposed strategy are compared with experimental results and show the applicability of the approach. Several test cases are studied proving the capability of the approach to model the cracks propagation of loaded concrete structures. Specific concrete problems such as scale effect, 3D effect or rebars impact are addressed

La rupture des matériaux quasi-fragiles, tels que les céramiques ou les bétons, peut être représentée schématiquement par la succession des étapes de nucléation et de coalescence de micro-fissures. Modéliser ce processus de rupture est un enjeu particulièrement important lorsque l'on s'intéresse à la résistance des structures en béton, en particulier à la prédiction de la perméabilité des structures endommagées. La démarche choisie est une vision multi-échelle où le comportement global est caractérisé par la mécanique de la rupture, et le comportement local représenté par la méthode des éléments discrets. Le modèle représente la fissuration par des grandeurs généralisées, qui seront définies dans le cadre de la mécanique de la rupture. Afin de prendre en compte l'aspect non linéaire de la fissuration dans les matériaux quasi-fragiles, la cinématique usuelle de la mécanique de la rupture est enrichie par l'ajout de degrés de libertés supplémentaires chargés de représenter la part non linéaire du champ de vitesse. L'évolution du comportement est alors condensé par l'évolution de facteurs d'intensité. Le modèle proposé permet de prédire le comportement lors de chargements de mode mixte I+II proportionnel et non-proportionnel. Enfin, une campagne d'essais visant à caractériser le comportement en fissuration du mortier à été réalisée. Les résultats obtenus montrent un rôle important de la fissuration par fatigue. La méthode de changement d'échelle a également été appliquée sur les champs de vitesse en pointe de fissure, confirmant la représentation du comportement en pointe de fissure par une cinématique enrichie.

La rupture macroscopique des matériaux cohésifs géologiques et cimentaires est généralement un processus progressif induit par la transition de la micro-fissuration diffuse à la fracturation macroscopique localisée. Malgré des avancées significatives réalisées à ce jour, une modélisation efficace de ce processus complexe est encore un sujet ouvert. Dans cette étude, nous présentons quelques nouvelles contributions à la modélisation des processus de rupture progressifs des matériaux fragiles cohésifs et des structures avec la méthode couplée de péridynamique et des éléments finis. La première partie est consacrée à la description de la fissuration de traction des matériaux fragiles cohérents. Nous proposons un nouveau modèle d’endommagement de liaisons internes, composé d’un terme de réduction exponentielle et d’un terme résiduel. Contrairement à des modèles de liaison classiques pour des matériaux élastiques fragiles, le nouveau modèle de liaison est capable de tenir compte de la rupture progressive et de la résistance résiduelle des matériaux cohésifs. Sur la base du concept de l’énergie de fracture, ce nouveau modèle d’endommagement de liaisons est implémenté dans le cadre de la théorie de péridynamique basée sur les liaisons. De plus, afin d’améliorer l’efficacité numérique de la méthode péridynamique en tant que théorie non locale, une procédure de couplage avec la méthode des éléments finis est proposé et mise en oeuvre. L’efficacité du modèle de liaisons et de la méthode de couplage proposés est évaluée à travers plusieurs tests de référence concernant les ruptures en mode I et en mode mixte dans des structures en béton.Dans la deuxième partie, le nouveau modèle d’endommagement de liaisons est intégré dans le cadre de la théorie de péridynamique basée sur l’état ordinaire pour surmonter les limitations de la théorie de péridynamique basée sur les liaisons. Dans le but d’améliorer encore l’efficacité de calcul numérique, une méthode de couplage adaptatif est proposée entre la théorie de péridynamique sur l’état ordinaire et la méthode classique des éléments finis. La frontière évolutive entre le domaine de fissuration et le domaine élastique est prise en compte. L'efficacité de cette nouvelle méthode est clairement démontrée pour la modélisation des processus de rupture progressive dans des matériaux fragiles cohésifs par l'étude d'une série d’essais en laboratoire sur des structures en béton. La dernière partie est consacrée à l’exploration de l’applicabilité de la théorie de péridynamique, ainsi que du nouveau modèle d’endommagement des liaisons, à la modélisation des problèmes de fissuration dans des ouvrages géotechniques. Deux galeries souterraines représentatifs, concernant des expérimentations in situ réalisés par l’Agence nationale de gestion des déchets radioactifs (ANDRA), sont étudiés à titre d’exemple pour évaluer la propagation de zones fissurées induites pendant l'excavation des cavités souterraines. Un autre exemple concerne l'étude d'instabilité d'une pente auto-établie induite par la charge empilée au sommet. Quelques remarques de conclusion et des perspectifs pour les travaux à venir sont enfin soulignés<br>Macroscopic failure in cohesive geological and cement-based materials and structures is generally a progressive process induced by the transition from diffuse micro-cracks to localized macro-fracturing. In spite of significant advances obtained, efficient modeling of this complex process is still an open issue. In this study, some new contributions are presented on modeling of progressive processes in cohesive rock-like and concrete materials and strtcures with a coupled peridynamics and finite element method. The first part is devoted to the description of tensile cracking behavior of cohesive brittle materials. A new bond damage model, composed of an exponential reduction term and a residual strength term, is proposed. Unlike the original bond model for elastic brittle materials, the new bond model is able to account for the progressive failure and residual strength of bonds. Based on the fracture energy concept, this new bond damage model is introduced into the framework of bond-based peridynamics theory. Moreover, in order to improve the computational efficiency of peridynamics modeling as a non-local theory, the coupled procedure with the finite element method is further proposed. The effectiveness of the proposed bond damage model is assessed by several benchmark tests concerning mode-I and mixed-mode fractures in concrete structures. In the second part, the new bond damage model is introduced to the framework of ordinary state-based peridynamics theory to overcome the limitations of bond-based peridynamics theory. For the purpose of further enhancing the computational efficiency, an adaptive coupling method is proposed for the combination of the state-based peridynamics theory and classical finite element method. The evolving boundary between cracking domain and the elastic one is taken into account. The accuracy of the new bond damage model implemented in the adaptive coupling method for modeling the progressive failure process in cohesive materials is clearly validated through a series of representative laboratory tests on concrete structures. The last part is devoted to exploring the applicability of peridynamics theory, as well as the new bond damage model, for dealing with progressive cracking problems in geotechnical engineering structures. Two typical galleries, related to the in-situ experiments carried out by French national radioactive waste management agency (ANDRA), are studied as examples to estimate excavation damage zones around underground constructions. And a self-established slope is also considered to analyze its instability induced by stacked loads at the top. Some concluding remarks and perspectives for future works are finally outlined

Pour l'analyse de durabilité et la conception économique (moins de matériel) de structures en matériaux ressemblant à du béton, la modélisation de la rupture est essentielle. Dans le cadre de la mécanique des milieux continus, une longueur interne est introduite dans les modèles non locaux pour remédier au problème lié à la sensibilité du maillage qui est une pathologie des modèles d'endommagement classiques , lorsqu'il s'agit de matériaux adoucissantes. Toutefois, l'évaluation de la longueur interne de hétérogénéités du matériau est toujours une question difficile, ce qui rend un problème obscur en utilisant des modèles non locaux. Nos travaux portent sur le développement d'un outil numérique basée sur la méthode des éléments en treillis (LEM) qui est un modèle discret pour la simulation et la prévision de la rupture des structures en béton. En utilisant le modèle de réseau à l'échelle mésoscopique, il n'est pas nécessaire d'introduire une longueur interne dans la loi de comportement, comme cela se fait dans les modèles non locaux, et nous pouvons affranchir ce paramètre en introduisant explicitement la mesotructure matérielle via une description géométrique. Basé sur l'outil numérique développé, nous avons étudié, en effectuant des tests numériques de traction uniaxiale, l'influence géométrique de la mesotructure du matériau ainsi que l'influence des conditions aux limites et de tailles d'échantillons (qui se traduisent par le gradient de sollicitation et le champ de rotation de matériel différents) sur le taille de la FPZ (fracture process zone) et sur la longueur caractéristique du matériau quasi-fragile homogénéisé. Ces études fournissent des recommandations/avertissements lors de l'extraction d'une longueur interne nécessaire pour les modèles nonlocaux à partir de la microstructure du matériau. Par ailleurs, les études contribuent un aperçu direct de l'origine mésoscopic de la taille FPZ et la longueur de la caractéristique du matériau, et par conséquent sur l'origine et la nature du comportement non linéaire du matériau. Ensuite, nous avons implanté le modèle du treillis dans la bibliothèque de SOFA développé par l'INRIA pour réaliser le couplage avec la méthode des éléments finis (MEF) afin de faire face avec des structures à grande échelle. Nous avons proposé un algorithme de couplage entre une approche macroscopique représentée par MEF et une approche mésoscopique infligés par LEM au sein d'une manière adaptative. Le modèle de couplage est d'abord utilisée pour valider l'approche multi-échelle proposée sur des simulations heuristiques. Et à long terme, il fournit un outil prometteur pour des simulations de grandes structures en matériaux quasi-fragiles de la vie réelle.

Les propriétés de transparence des verres les rendent souvent indispensables pour des systèmes optiques, mais leur incapacité à subir de grandes déformations les rend spécialement sensibles aux impacts à grande vitesse. L'objectif de cette thèse est de caractériser et de modéliser les dommages et l'éjection de matière induits par ces impacts sur des cibles minces monolithiques (EPA LMJ) ou multicouches (cellules solaires). Une partie importante de ce travail est consacrée à la caractérisation expérimentale du comportement sous choc de la silice fondue et des dommages subis par des cibles minces de verre sous impacts tridimensionnels (VProj £ 3. 5km/s). L'expertise de ces cibles et les méthodes originales de collecte et de caractérisation dynamique de la matière éjectée ont permis de mieux comprendre les mécanismes intervenant lors d'impacts à grandes vitesse sur des verres. Cette partie aboutit à la réalisation de développements enrichissant le modèle de comportement dérivé par Johnson &amp; Holmquist et implémenté dans le code LS-DYNA. Ce modèle, couplé avec la méthode SPH, permet de reproduire les effets de fragmentation et de densification permanente sous choc. La seconde partie de ce travail présente l'utilisation des développements et des modèles numériques réalisés pour évaluer les performances balistiques, les dommages, et les caractéristiques d'éjection de matière des EPA et des cellules solaires. Les simulations numériques 3D ont permis de fixer les limites actuelles de l'outil numérique à l'intérieur desquelles ses capacités de prédiction ont été utilisées pour déterminer la durée de vie des cibles EPA pour divers projectiles<br>Due to its optical properties, glass is often essential for optical systems but its inability to undergo large deformations makes it particularly sensitive to high velocity impacts (HVI). The objective of this PhD consist in characterising and modelling damages and matter ejection induced by such impacts on thin monolithic targets (LMJ Disposable Debris Shields, DDS) or multilayered targets (solar cells). An important effort is dedicated to experimental activities including characterisation of fused silica behaviour under shock loadings and of damages induced by 3D HVI (VProj £ 3. 5km/s) on thin brittle targets. SEM and metrological analyses of impacted targets as well as innovating characterisation methods of ejected clouds allowed a better understanding of ejection processes. This phenomenological observation led to improvements of the LS-DYNA Johnson-Holmquist material model (JH-2). This modified model has been coupled with an SPH method and allows to reproduce effects of fragmentation and permanent densification under planar shock loadings. The 2nd part of this work presents the results of 3D modelling activity corresponding to CNES &amp; CEA applications. It has been performed to assess ballistic performances (spallation &amp; perforation), to reproduce damages and matter ejection observed on DDS and solar cells. 3D numerical simulations allowed to identify actual limitations of the code which provides satisfying results for damaging and ejection phenomenology for the range 0-5 km/s. The modelling tool has been used to predict ballistic limits and ejection tendencies due to impact on 2 mm DDS involving various projectiles (shape, material, velocity) in the validated range

Pour l'analyse de durabilité et la conception économique (moins de matériel) de structures en matériaux ressemblant à du béton, la modélisation de la rupture est essentielle. Dans le cadre de la mécanique des milieux continus, une longueur interne est introduite dans les modèles non locaux pour remédier au problème lié à la sensibilité du maillage qui est une pathologie des modèles d'endommagement classiques , lorsqu'il s'agit de matériaux adoucissantes. Toutefois, l'évaluation de la longueur interne de hétérogénéités du matériau est toujours une question difficile, ce qui rend un problème obscur en utilisant des modèles non locaux. Nos travaux portent sur le développement d'un outil numérique basée sur la méthode des éléments en treillis (LEM) qui est un modèle discret pour la simulation et la prévision de la rupture des structures en béton. En utilisant le modèle de réseau à l'échelle mésoscopique, il n'est pas nécessaire d'introduire une longueur interne dans la loi de comportement, comme cela se fait dans les modèles non locaux, et nous pouvons affranchir ce paramètre en introduisant explicitement la mesotructure matérielle via une description géométrique. Basé sur l'outil numérique développé, nous avons étudié, en effectuant des tests numériques de traction uniaxiale, l'influence géométrique de la mesotructure du matériau ainsi que l'influence des conditions aux limites et de tailles d'échantillons (qui se traduisent par le gradient de sollicitation et le champ de rotation de matériel différents) sur le taille de la FPZ (fracture process zone) et sur la longueur caractéristique du matériau quasi-fragile homogénéisé. Ces études fournissent des recommandations/avertissements lors de l'extraction d'une longueur interne nécessaire pour les modèles nonlocaux à partir de la microstructure du matériau. Par ailleurs, les études contribuent un aperçu direct de l'origine mésoscopic de la taille FPZ et la longueur de la caractéristique du matériau, et par conséquent sur l'origine et la nature du comportement non linéaire du matériau. Ensuite, nous avons implanté le modèle du treillis dans la bibliothèque de SOFA développé par l'INRIA pour réaliser le couplage avec la méthode des éléments finis (MEF) afin de faire face avec des structures à grande échelle. Nous avons proposé un algorithme de couplage entre une approche macroscopique représentée par MEF et une approche mésoscopique infligés par LEM au sein d'une manière adaptative. Le modèle de couplage est d'abord utilisée pour valider l'approche multi-échelle proposée sur des simulations heuristiques. Et à long terme, il fournit un outil prometteur pour des simulations de grandes structures en matériaux quasi-fragiles de la vie réelle<br>For durability analysis and economic design (less material) of structures made of concrete-like materials, modeling of cracking process and failure is essential. In the framework of continuum mechanics, an internal length is introduced in nonlocal models to remedy the problem related to mesh sensitivity which is a pathology of classical damage models, when dealing with softening materials. However, the assessment of the internal length from heterogeneities of the material is still a difficult question, which makes an obscure issue in using nonlocal models. Our work concerns developing of a numerical tool based on the Lattice Element Method (LEM) which is a discrete model for simulating and predicting fracture in concrete(-like) material. Using the lattice model at the mesoscopic scale, there is no need to introduce any internal length in the constitutive law, as done in nonlocal models, and we can enfranchise this parameter by explicitly introducing the material mesotructure via geometric description. Based on the developed numerical tool, we studied, by performing numerical uniaxial tensile tests, the geometric influence of the material mesotructure as well as the influence of the boundary conditions and specimen sizes (that result in different stress gradient and material rotation field) on the size of the FPZ (Fracture Process Zone) and on the characteristic length of the homogenized quasi-brittle material. These studies provide recommendations/warnings when extracting an internal length required for nonlocal damage models from the material microstructure. Moreover, the studies contribute a direct insight into the mesoscale origin of the FPZ size and the material characteristic length, and consequently into the origin and nature of the nonlinear behavior of the material. Then, we implemented the lattice model into SOFA library developed by INRIA for realizing the coupling with the Finite Element Method (FEM) in order to deal with large-scale structures. We proposed a strong coupling algorithm between a macroscopic approach represented by FEM and a mesoscopic approach dealt by LEM within an adaptive manner. The coupling model is first used to validate the multiscale approach proposed on heuristic simulations. And in the long term, it provides a promising tool for simulations of large-scale structures made of quasi-brittle materials of real life