Dissertations / Theses on the topic 'Caoutchouc – Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus) – Modèles mathématiques'
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1
Glanowski, Thomas. "Compréhension et modélisation des mécanismes élémentaires d’endommagement en fatigue d’élastomères renforcés au noir de carbone." Thesis, Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2019. http://www.theses.fr/2019ENTA0009.
Full textAbstract:
Les propriétés en fatigue d’élastomères renforcés au noir de carbone sont fortement conditionnées par leurs populations d’inclusions, qui sont générées par une formulation complexe et les étapes successives du procédé de fabrication (mélangeage, injection et réticulation). L’optimisation de ces propriétés implique d’abord être capable de décrire les caractéristiques statistiques de ces populations d’inclusions en termes de nature, taille, géométrie, orientation et dispersion spatiale. Ensuite, une compréhension fine des mécanismes de ruine est requise afin de définir la criticité des inclusions en terme de tenue mécanique en fonction de leurs caractéristiques, en particulier sous chargement cyclique. Cette étude présente d’abord les outils développés, qui reposent sur une analyse fine de données de micro-tomographies aux rayons X. Les résultats obtenus sur les populations d’inclusions et l’endommagement induit par ces dernières permettent de dégager le potentiel de ces outils et leurs limites actuelles, pour les matériaux considérés. L’existence d’inclusions atypiques, qui n’avaient jusque-là jamais été recensées dans la littérature, a ainsi pu être découverte. Le mécanisme de cavitation apparaît être le plus critique vis-à-vis de la fatigue puisqu’il semble mener à des micro-fissures se propageant dans la matrice. Une comparaison de la criticité des paramètres des inclusions vis-à-vis d’un critère en cavitation est réalisée graçe à une analyse paramétrique par éléments finis. Enfin, des mesures thermographiques à l’échelle des inclusions illustrent les investiguations complémentaires nécessaires à une meilleure compréhension des mécanismes d’endommagement à cette échelleThe fatigue properties of carbon black filled elastomers are strongly related to the inclusions’ population, induced by complex recipes and the successive stages of the manufacturing process (mixing, injection and curing). The improvement of these properties involves at first an ability to describe the statistical features of these inclusions’ population in terms of nature, size, geometry, orientation and spatial distribution. Then, a detailed understanding of the damage mechanisms is required in order to define the mechanical criticality of inclusions according to their characteristics under cyclic loading. This study presents at first the tools developed, based on a detailed analysis of X-ray micro-tomography data. The obtained results on the inclusion’s populations and the damage induced allow highlighting the potential of these tools and their current limits for the studied materials. Atypical inclusions, unknown in the litterature, has been discovered. The cavitation mechanism appears to be the most critical regarding fatigue because it leads to micro-cracks that propagate in the matrix. A comparison of the criticality of the inclusions’ parameters regarding a cavitation criterion is carried out with a parametric study using finite elements simulations. Finally, thermographic measurements at the inclusions’s scale show the additional investiguations needed for a better understanding of the damage mechanisms at this scale
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Warneboldt, Iona. "Multiaxial fatigue design of elastomeric parts using Equivalent Fatigue Loads." Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2022. http://www.theses.fr/2022ENTA0002.
Full textAbstract:
Trois étapes sont mises en oeuvre ici : la méthode de localisation, la fonction de dommage matériau et le processus de détermination des chargements équivalents en fatigue (CEF). De nombreux essais de fatigue ont été réalisés (415 au total) pour étudier le comportement en fatigue sous chargement multiaxial relaxant et non relaxant sur des éprouvettes de caoutchouc naturel. La durée de vie et les caractéristiques des fissures sont analysées pour finalement introduire un critère de fatigue approprié basé sur le plan critique et permettant de rendre compte de l'effet de déformation moyenne. Ce critère est généralisé à travers une méthode originale de recherche du plan critique. Pour estimer la réponse mécanique locale (méthode de localisation), une méthode de couplage des axes adaptée à la nature non linéaire des structures élastomères est proposée. Elle est basée sur la décomposition multiplicative des tenseurs du gradient de la déformation. Ces deux étapes sont ensuite mises en oeuvre dans le cadre du processus de détermination du CEF. Pour cela, une méthode d'optimisation globale est ajoutée pour déterminer les chargements simplifiés, induisant partout localement le même endommagement en fatigue dans la structure étudiée que le RLD. Le temps de calcul de cette optimisation est réduit en ne considérant qu'un sous-ensemble de points matériels, les plus endommagés, pour la détermination du CEF. Enfin, la méthode a été testée sur une éprouvette afin de souligner ses capacités et de valider l'approcheThis thesis introduces an Equivalent Fatigue Load (EFL) approach for the multiaxial fatigue design of elastomeric parts. As direct Finite Element Analysis (FEA) calculations of automotive in-service loads (Road Load Data (RLD)) are too expensive, the objective is to derive simplified load blocks as a realistic input for numerical damage calculations. Three streps are applied for this method: the localization method, the material damage function and the EFL determination process. Various fatigue tests have been conducted (415 samples) to study the fatigue behavior of this complex type of relaxing and non-relaxing multiaxial loading on natural rubber specimens. Lifetime and crack features are analyzed to eventually introduce an appropriate critical planebased fatigue measure and to establish a novel mean strain effect model. This criterion is generalized throughout an original critical plane search method. To estimate the local mechanical response (localization method), this thesis identifies an axes-coupling method that is fitted for the nonlinear nature of elastomeric structures. It is based on the multiplicative decomposition of the deformation gradient tensors. These two steps are then implemented in the framework of the EFLdetermination process. For this, a global optimization method is added to determine the simplified load blocks, causing locally the same fatigue behavior in the given structure. The computational costs of this optimization are reduced by only considering a subset of the most damaged material points for EFLdetermination. Finally, the method has been challenged on a specimen to outline its capabilities and to validate the approach
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Touchard, Fabienne. "Spécificités du comportement mécanique de composites stratifiés à fibres longues et à matrice thermoplastique." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2338.
Full textAbstract:
L'utilisation des stratifies composites dans des structures aerospatiales de plus en plus complexes a rendu necessaire l'elaboration de modeles previsionnels du comportement mecanique de plaques composites lisses ou trouees. Dans ce cadre, cette etude concerne des stratifies en apc-2 (fibres longues de carbone et resine thermoplastique) soumis a une traction uniaxiale. Une comparaison systematique avec le composite thermodurcissable t300/914 a ete effectuee. Grace a des essais de cyclages sur divers stratifies lisses, a des mesures de deplacements plans par granularite laser sur des stratifies troues et aux suivis d'endommagement, il a ete possible d'adapter un modele de comportement elasto-plastique endommageable aux specificites de l'apc-2 et de reunir les outils necessaire a la modelisation du comportement mecanique de stratifies lisses et troues en composite thermoplastique
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Martin, Boris. "Formulation intégrale de l'approche DNRL et réflexions sur l'endommagement." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL054N.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la formulation héréditaire de l'approche DNLR (Distribution of Non Linear Relaxations) et sur l'étude de ses capacités à modéliser l'endommagement. Le formalisme DNLR, basé sur la généralisation de la relation de Gibbs aux systèmes hors équilibre et sur une analyse modale de la dissipation, est d'abord rappelé. Puis l'intégration des équations constitutives incrémentales conduit à la formulation intégrale de cette approche. Cette écriture sous forme de fonctionnelle reste valide pour des comportements élasto(visco)plastique et généralise le principe de superposition aux domaines non linéaires. Nous établissons ensuite un modèle isotrope prenant en compte la dégradation des propriétés mécaniques et conduisant à la ruine du matériau par perte de stabilité thermodynamique. Ce modèle est basé sur des hypothèses assez simplistes, néanmoins les premières confrontations avec des données expérimentales issues de la littérature conduisent à des résultats encourageants.
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Welemane, Hélène. "Une modélisation des matériaux microfissurés - Application aux roches et aux bétons." Phd thesis, Lille 1, 2002. http://oatao.univ-toulouse.fr/6638/1/Welemane_6638.pdf.
Full textAbstract:
Une nouvelle modélisation, écrite à l'échelle
macroscopique, est proposée pour rendre compte de quelques
spécificités essentielles du comportement mécanique non
linéaire des matériaux microfissurés. L'attention est notamment portée ici à la description de l'anisotropie induite par le caractère orienté des microfissures et des effets unilatéraux liés à l'ouverture-fermeture de celles-ci. La microfissuration évolutive étant le seul mécanisme dissipatif considéré, l'endommagement du matériau est caractérisé au travers de la distribution en orientation des densités de microfissures. La construction du potentiel thermodynamique s'appuie quant à elle sur la physique du phénomène considéré et sur quelques considérations d'ordre micro-mécanique, notamment pour décrire la restitution des propriétés élastiques induite par la fermeture de défauts. Enfin, le formalisme complémentaire (évolution du dommage) est établi dans un cadre strictement standard à partir de l'expression de la dissipation.
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Helfer, Thomas. "Etude de l'impact de la fissuration des combustibles nucléaires oxyde sur le comportement normal et incidentel des crayons combustible." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2006. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/thelfer.pdf.
Full textAbstract:
Le travail de thèse porte sur la fissuration des pastilles combustible UO2 des réacteurs à eau pressurisée, et ses conséquences sur le comportement mécanique du crayon combustible. La fissuration conduit : d’une part, à une importante relaxation des contraintes dont dépendent la plupart des autres phénomènes mécaniques et physicochimiques, d’autre part, à la fragmentation de la pastille. Sa prise en compte est nécessaire pour une description correcte du chargement mécanique de la gaine au cours de l’irradiation. L’approche locale de la rupture a été adoptée pour décrire la fissuration de la pastille. Des considérations pratiques nous ont amenés à privilégier une description quasi-statique de la fissuration du combustible à l’aide de modèles d’endommagement local. Ces modèles décrivent l’apparition de fissures par une perte de rigidité locale du matériau. Une telle description présente des difficultés de mise en oeuvre, telles que des dépendances des résultats au maillage éléments finis et des évolutions discontinues de l’équilibre de la structure lors de propagations instables. Ces points ont fait l’objet d’une attention particulière car ils conditionnent l’utilisation de tels modèles dans les études combustibles. Le travail effectué s’inscrit en support des différents schémas de calculs du code ALCYONE développé au DEC/SESC au sein de la plateforme PLEIADES. Pour chacun de ces schémas, qui se différencient par les hypothèses de modélisation géométrique du crayon, nous avons proposé une modélisation des effets de la fissuration de la pastille. La modélisation dite 2D axisymétrique du crayon combustible est la plus novatrice et a été de ce fait particulièrement étudiée. Nous montrons qu’elle est à même de rendre compte, grâce à une description appropriée de la fissuration du combustible, des principaux changements géométriques du crayon combustible intervenant en situation de fonctionnement normal ou incidentelThis thesis aims to model the cracking of pressurised water reactor fuel pellets and its consequences on the mechanical behaviour of the fuel rod. Fuel cracking has two main consequences. It relieves the stress in the pellet, upon which the majority of the mechanical and physico-chemical phenomena are dependent. It also leads to pellet fragmentation. Taking fuel cracking into account is therefore necessary to adequately predict the mechanical loading of the cladding during the course of an irradiation. The local approach to fracture was chosen to describe fuel pellet cracking. Practical considerations brought us to favour a quasi-static description of fuel cracking by means of a local damage models. These models describe the appearance of cracks by a local loss of rigidity of the material. Such a description leads to numerical difficulties, such as mesh dependency of the results and abrupt changes in the equilibrium state of the mechanical structure during unstable crack propagations. A particular attention was paid to these difficulties because they condition the use of such models in engineering studies. This work was performed within the framework of the ALCYONE fuel performance package developed at CEA/DEC/SESC which relies on the PLEIADES software platform. ALCYONE provides users with various approaches for modelling nuclear fuel behaviour, which differ in terms ofthe type geometry considered for the fuel rod. A specific model was developed and implemented to describe fuel cracking for each of these approaches. The 2D axi-symmetric fuel rod model is the most innovative and was particularly studied. We show that it is able to assess, thanks to an appropriate description of fuel cracking, the main geometrical changes of the fuel rod occurring under normal and off-normal operating conditions
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Guillemer-Neel, Clervie. "Comportement mécanique et endommagement de la fonte à graphite sphéroïdal." Compiègne, 1999. http://www.theses.fr/1999COMP1184.
Full textAbstract:
Les mécanismes d'endommagement sous sollicitation monotone et pour différents taux de triaxialité (x) ont été étudiés expérimentalement. Le comportement mécanique est caractérisé en termes de composantes de l'écrouissage : contraintes effective (interactions à courte distance) et interne (interactions à longue distance) l'influence du dommage est finalement considérée via l'écriture d'un potentiel plastique pour matériaux poreux (type Gurson-Tvergaard). La fonte GS comporte plusieurs niveaux d'hétérogénéités microstructurales jouant un rôle primordial sur les cinétiques de dommage : biphasage, microtexture des grains ferritiques autour des inclusions, hétérogénéité de fraction volumique locale des particules. L'étude de l'endommagement repose sur la méthode de l'approche locale de la rupture. La germination des cavités dans la fonte est continue en fonction d'une contrainte macroscopique Z c (distribution normale de la cinétique en accord avec Chu-Needleman). Le caractère continue résulte de phénomènes d'interaction entre inclusions proches et de l'hétérogénéité de fraction volumique locale. La caractérisation de la croissance des cavités permet d'identifier les paramètres qi, q2 du potentiel de Gurson-Tvergaard. Une fraction volumique critique de dommage est finalement établie en fonction du taux de triaxialité. Cette dépendance est expliquée par des mécanismes de coalescence différents selon x. L'importance des hétérogénéités nécessite de distinguer la nature de l'écrouissage. Une modification du potentiel de Gurson-Tvergaard est alors proposée. Une excellente corrélation est obtenue entre comportements expérimental et modélisé (x = 1/3). On démontre ainsi que dans la fonte GS, seul l'écrouissage effectif est directement affecté par le dommage (constatation validée expérimentalement par des essais sur fonte initialement poreuse (décarburée)).
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Supartono, Franciscus Xaverius. "Contribution à la modélisation de l'endommagement anisotrope du béton : Texte imprimé." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1985. http://www.theses.fr/1985ECDL0015.
Full textAbstract:
Modelisation du comportement de materiaux elastiques fragiles dans le cadre de l'endommagement anisotrope, on obtient les lois de comportement et la loi d'evolution de l'endommagement par un approche thermodynamique dans le cadre des materiaux standard generalises. Proposition de trois classes de modeles en traction et en compression. Illustration du comportement d'un modele choisi, applique particulierement au beton. Quelques simulations numeriques sur le calcul des plaques en beton
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Ando, Kohei. "Modélisation théorique de l'endommagement des matériaux composites et application de l'effet de l'endommagement à la rupture et à l'optimisation." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPD072.
Full text
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Batisse, Rémi. "Contribution à la modélisation de la rupture ductile des aciers : étude quantitative de l'état inclusionnaire d'un acier ferritique faiblement allié au Mn-Ni-Mo et de son influence sur l'amorçage et la propagation de la déchirure ductile." Compiègne, 1988. http://www.theses.fr/1988COMPI279.
Full textAbstract:
Une approche locale de la déchirure ductile est appliquée aux aciers ferritiques faiblement alliés. Les paramètres inclusionnaires liés aux processus d'endommagement de l'acier, tels que les distributions de la teneur inclusionnaire et de la morphologie des inclusions, sont déterminés par microscopie quantitative et calculs stéréologiques pour trois nuances d'aciers. Une modélisation de l'approche locale de la rupture ductile est utilisée pour quantifier l'influence de l'état inclusionnaire sur le comportement à la déchirure ductile des aciers.
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Hurez, Anita. "Modélisation du comportement de stratifiés avec prise en compte de l'évolution de l'endommagement à l'aide d'un élément de plaque incluant les effets de cisaillement transversal." Compiègne, 1993. http://www.theses.fr/1993COMPD564.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est le développement d'un modèle de calcul par éléments finis du comportement en statique des matériaux stratifiés métal-composite (élasticité, plasticité, endommagement) avec validation expérimentale. On a utilisé un élément fini de plaque de membrane-flexion quadrangulaire incluant les effets de cisaillement transversal. Le comportement d'une couche est considéré soit isotrope élastoplastique (métal), soit isotrope transverse élastique endommageable (composite). On utilise un modèle d'endommagement basé sur l'approche de Ladevèze et col. Associant la dégradation du composite aux mécanismes de décohésion fibre-matrice et de fissuration de la matrice. En chaque point de calcul dans l'épaisseur de chaque couche, les contraintes, les déformations plastiques ou les variables d'endommagement sont obtenues à l'aide d'une méthode implicite. L'algorithme de résolution itératif utilisé est celui de Newton-Raphson. On a appliqué notre modèle à l'étude du comportement des stratifiés ARALL et GLARE. L'identification des lois de comportement a été réalisée sur des essais de traction sur les matériaux de base des différentes configurations. Des essais de traction et de flexion pour différentes orientations de fibres ont permis de montrer une bonne concordance entre les calculs et l'expérience.
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Bourgeois, Frédéric. "Élaboration des modèles rhéologiques des argilites et bétons partiellement saturés avec prise en compte de la microfissuration." Lille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LIL10056.
Full textAbstract:
Dans le contexte de la modélisation du stockage de déchets radioactifs en sous-sol, l'ANDRA a exprimé le besoin d'un modèle rhéologique de base spécifique à l'argilite de la Meuse Haute-Marne en condition saturée et non-saturée prenant en compte la microfissuration. Développer un tel modèle constitue le premier objectif de Cette thèse. De plus, dans le contexte du stockage et plus généralement du génie civil, le béton est largement utilisé et son comportement présente des similitudes avec celui des argilites. Trois modèles ont donc été élaborés : un modèle élastoplastique complet pour l'argilite prenant en compte la microfissuration de façon rudimentaire ; un modèle élastoplastique simplifié pour le béton qui a été couplé avec l'endommagement isotrope d'abord et anisotrope ensuite. Ce mémoire de thèse comporte 4 chapitres. Le chapitre I est consacré à la présentation de l'argilite de la Meuse Haute-Marne et à la campagne expérimentale sur laquelle s'appuie notre travail. Il expose également le cadre général dans lequel les modèles ont été construits. Le chapitre II présente en détail la formulation du modèle élaboré pour l'argilite. Le modèle, malgré des hypothèses simplificatrices, permet de décrire les principaux traits du comportement mécanique de l'argilite de la Meuse Haute-Marne et l'influence de la teneur en eau sur celui-ci. Le chapitre III s'intéresse au premier modèle pour le béton. Celui-ci est capable de reproduire le comportement mécanique du béton, l'influence de la teneur en eau, mais aussi les interactions entre l'endommagement et la dessiccation. Bien que la comparaison avec les données expérimentales reste qualitative, ses prédictions sont conformes à la physique. Le chapitre IV présente le troisième modèle. Les simulations numériques montrent que ce dernier modèle est capable de décrire les caractéristiques de base du comportement du béton lié à l'endommagement anisotrope induit par chargement mécanique ou hydrique.
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Gentot, Laëtitia. "Adoucissement par fatigue des milieux élastomères : caractérisation, modélisation et simulation numérique." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-207-208.pdf.
Full textAbstract:
L'étude porte sur le comportement hyperélastique de matériaux élastomères et sur l'endommagement de ceux-ci lors de sollicitations en fatigue à faible nombre de cycles. Les essais de traction répétée à déformation maximale imposée sur différents matériaux élastomères ont montré un adoucissement important qui se caractérise par une chute de la contrainte dès les premiers cycles de chargement. Cette étude expérimentale a permis de mettre en évidence la dépendance de ce phénomène d'adoucissement par fatigue vis à vis d'une part de la déformation maximale imposée au cours du chargement cyclique et d'autre part du nombre de cycles de chargement. L'étude bibliographique a permis de constater que les modèles proposés pour décrire le phénomène d'adoucissement ne faisaient pas intervenir, simultanément, les deux paramètres mis en é'vidence lors de l'étude expérimentale. Deux tendances se sont imposées: les modèles qui ne prennent en compte que la déformation maximale imposée et les modèles qui ne tiennent compte que du nombre de cycles de chargement. Afin d'illustrer ces deux tendances, nous présentons deux modèles relativement récents dont nous montrerons les limites au travers de résultats expérimentaux. Ainsi, un modèle permettant de rendre compte du phénomène d'adoucissement par fatigue, et prenant en compte l'ensemble des paramètres intervenant dans celui-ci, a été développé. Une fois l'identification du comportement faite, le modèle proposé pénalise le comportement hyperélastique du milieu élastomère par un endommagement évoluant en fonction des deux paramètres précédemment cités. Ce modèle, prédictif, présente l'avantage de nécessiter l'identification d'un unique paramètre. Celui-ci a été testé sur plusieurs matériaux différant soit par la matrice, soit par les renforts. Une étude, du seul paramètre intervenant dans le modèle proposé, a permis de montrer que sa détermination à un certain niveau de déformation maximale imposée permettait de prévoir l'adoucissement pour des niveaux de déformation maxirnale imposés et des niveaux de contrainte induite plus faibles, et ce quelque soit le nombre de cycles considéré. Par la suite, le modèle d'adoucissement par fatigue développé a été implémenté au sein d'un code éléments finis modulaire (modulef) afin d'offrir un outil d'aide à la conception de structures élastomères prenant en compte ces phénomènes d'adoucissement. Dans ce but, un algorithme non incrémentaI de résolution a été développé afin de prendre en compte d'une part la nature incompressible et endommageable du comportement et d'autre part le caractère grandement déformable et non linéaire des comportements mis en jeu. En effet, les problèmes à traiter étant par définition des problèmes non linéaires (comportement hyperéla. Stique) et instationnaires (endommagement), l'utilisation d'algorithme classique de type incrémentaI ne pouvait être envisagée à cause des temps de calculs alors requis. Un algorithme non incrémentaI basé sur des techniques de type Newton, ou plus précisément LATIN, a donc été proposé ainsi que plusieurs méthodes d'optimisation afin de diminuer les temps de calcul.
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Rivallant, Samuel. "Modélisation à l'impact de pales d'hélicoptères." Toulouse, ENSAE, 2003. http://www.theses.fr/2003ESAE0018.
Full textAbstract:
Cette étude est une contribution à la modélisation de l'impact sur structures composites complexes appliquée aux pales d'hélicoptère. Une étude expérimentale du comportement des matériaux constituant une pale est réalisée. Des tests de compression aux barres de Hopkinson permettent de déterminer le comportement dynamique des matériaux composites : fortes vitesses de déformation, étude de la micro-fissuration initiale du matériau et du comportement des plis à +/-45° au sein des stratifiés. Parallèlement, la mousse constituant l'âme des pales est caractérisée en statique et en dynamique. Le décollement de peaux sur mousse est également étudié. Un modèle numérique 2D est proposé. L'initiation du décollement est pilotée par un critère double : limite à rupture de la mousse et critère de flambage local de la peau. Pour cela, un modèle de flambage local statique est développé, ainsi qu'un second modèle qui permet de tenir compte des phénomènes de flambage dynamique par analogie avec la réponse de modèles mécaniques de type masses-ressorts-amortisseurs. La propagation du décollement s'effectue par endommagement d'une couche d'éléments sous la peau. Elle s'appuie sur la mécanique de l'endommagement (Ladevèze) avec une approche globale. Le modèle est validé par des essais d'impact sur éprouvettes.
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Abdullah, Elie. "Développement d'un élément fini pour la modélisation du délaminage dans les structures composites." Toulouse, ENSAE, 2005. http://www.theses.fr/2005ESAE0033.
Full textAbstract:
Cette étude s’intéresse à la modélisation du délaminage dans les structures composites. La nouvelle approche présentée consiste à utiliser un nouvel élément volume multicouche capable de se transformer en deux plaques physiquement indépendantes. Cet élément fini à 8 nœuds est généré à partir d’un élément hexaédrique à 20 nœuds et 60 ddl. Il possède 6 ddl par nœud dont 3 degrés de translation et 3 de rotation. Il est de ce fait capable d’être relié à des éléments de plaques. Une méthode de modélisation de la propagation du délaminage dans l'élément est proposée. Il s’agit de gérer la transformation de l’état volume à l’état bi-plaque en dégradant les propriétés transverses du volume d’une part et, en transférant la rigidité de membrane aux plaques d’autre part. Cette transformation se fait d’une façon progressive à l’aide de lois d'endommagement et de transfert développées dans cette étude. Un critère de propagation de délaminage en mode I est défini afin de piloter cette transformation. Il est basé sur les théories des poutres et des plaques ainsi que sur la mécanique de la rupture. Des applications numériques de propagation de délaminage en mode I permettent de valider l'approche proposée dans cette étude et montre la faisabilité de la modélisation de la propagation de fissure dans une direction arbitraire dans le plan. Cet élément a été implanté dans le code de calcul RADIOSS à l’aide des fenêtres utilisateurs proposées par ce logiciel.
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Roy, Gilles. "Vers une modélisation approfondie de l'endommagement ductile dynamique : investigation expérimentale d'une nuance de tantale et développements théoriques." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2271.
Full textAbstract:
L'objectif du travail de thèse est la proposition d'une méthodologie d'étude expérimentale et théorique de l'endommagement sous choc des matériaux métalliques ductiles, en vue du développement d'une modélisation physique. Une nuance pure de tantale sert de support à l'analyse. L'influence de la micro-inertie sur l'évolution de l'endommagement ductile sous choc est essentielle. Elle introduit des longueurs caractéristiques de la microstructure. Pour la prendre en compte, une modélisation multi-échelles décrivant l'évolution de cette microstructure est nécessaire. En conséquence les travaux s'attachent d'abord à caractériser expérimentalement pour le tantale les différentes phases du processus d'endommagement, à savoir la germination, la croissance et la coalescence des micro-cavités. Les résultats obtenus orientent les travaux d'analyse micromécanique qui aboutissent à la suggestion d'un cadre de modélisation basé sur une double transition d'échelle adaptée au régime dynamiqueThe aim of the thesis work is the proposition of a method for the experimental and theoretical study of shock-induced damage in ductile metals, with view to a physically-based constitutive modelling. A high purity grade of tantalum is selected to support the analysis. The influence of micro-inertia on dynamic ductile damage evolution is essential. It introduces some characteristic lengths related to the microstructure. To take inertia into account, a multi-scale modelling describing some evolution of this microstructure is needed. Consequently, the analysis first relies on the experimental characterization of the stages of the damage process, that is for tantalum micro-void nucleation, growth and coalescence. The results guide the micromechanical analysis which leads to the suggestion of a model framework based on a two-scale micro-macro transition fitted with the dynamic context
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Zitoune, Redouane. "Analyse des conditions d'usinage lors du perçage de structures composites fibres longues en carbone-époxy." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30182.
Full textAbstract:
Le perçage de structures composites fibres longues en carbone/époxy est accompagné de dommages qui sont répertoriés suivant leur lieu d'apparition, on distingue trois zones, l'entrée du trou - qui correspond à la décohésion du pli supérieur du stratifié, la paroi du trou - avec l'arrachement de fibres et la dégradation de la résine et la sortie du trou - avec la décohésion du dernier pli. Les zones de bord et de sortie de trou sont le siége des défauts majeurs qui nuisent à la durée de vie des assemblages boulonnés ou rivetés. Dans le cadre de ce travail on s'intéresse à l'analyse du défaut de bord et du défaut en sortie du trou. Pour l'analyse du défaut de bord, une étude simplifiée est proposée. Elle consiste en étude expérimentale et numérique de la coupe orthogonale de stratifiés unidirectionnels orientés respectivement à 0ʿ, +45ʿ, 90ʿ et -45ʿ par rapport à la direction de la vitesse de coupe notée Vc. Pour l'analyse du défaut en sortie du trou, une étude expérimentale et numérique sur deux types de matériaux en carbone/époxy fibres longues est effectuéeThe drilling of composite structures long fibres in carbon/epoxy is accompanied by damages which are indexed according to their place of appearance. We distinguish three zones: at the entry of the hole - which corresponds to the separation of the top ply of the laminate, at the wall of the hole - with wrenching of fibres and the resin degradation, and at the exit of the hole - with the separation of the last ply. The zones of the wall and hole exit are the place of the major defects which harm the lifetime of bolted or riveted assemblies. Within the framework of this work we are interested in the analysis of the wall and exit hole defects. To analysis the wall defect, a simplified study is proposed. It consists in a numerical and experimental study of the orthogonal cutting of unidirectional laminates. The angle (q) between the fibres and the cutting speed direction (Vc) is respectively 0ʿ, +45ʿ, 90ʿ and -45ʿ. For the analysis of the defect at the hole exit, an experimental and numerical study on two types of materials in carbon/epoxy long fibres is carried out
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Feng, Zhi-Qiang. "Contribution à la modélisation des problèmes non linéaires : contact, plasticité et endommagement." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD443.
Full textAbstract:
Cette thèse comporte trois parties. La première partie est consacrée à la modélisation des problèmes de contact et de frottement. Une méthode mixte est proposée. Elle consiste à résoudre l'équation condensée d'équilibre accompagnée des inéquations de contact et de frottement par un algorithme itératif. Un nouveau modèle de matériaux MSI est présenté ici pour généraliser à la fois les matériaux standards et non standards. Il permet de coupler le contact unilatéral et le frottement. La deuxième partie concerne la modélisation des problèmes en grandes déformations rigide-plastiques et la résolution des équations non linéaires et différentielles. On se place dans le cadre de la mécanique des solides en grandes déformations rigide-plastiques. Nous présentons les formulations générales bien adaptées aux résolutions numériques du problème de mise en forme de métaux. La méthode de continuation est utilisée à la résolution des équations non linéaires avec un contrôle automatique de taille du pas. Différents algorithmes d'intégration numérique de lois de comportement sont également présentés. La troisième partie traite le problème de couplage entre les lois de comportement élastoplastique et les lois d'évolution de l'endommagement. Nous avons prouvé la validité et l'efficacité de deux modèles. Plusieurs exemples, de complexités variées, illustrent les formulations et les algorithmes proposés.
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Sakji, Mohamed Seddik. "Modélisation probabiliste et validation expérimentale du transfert thermique et du comportement thermomécanique avec endommagement d'une plaque multicouche carton-plâtre-carton soumise au feu." Marne-la-Vallée, 2006. http://www.theses.fr/2006MARN0286.
Full text
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Geffroy, Anne-Gaëlle. "Modélisation numérique de la rupture de structures navales sous l'effet d'explosion au contact." Lorient, 2010. http://www.theses.fr/2010LORIS209.
Full textAbstract:
Dans un contexte de vulnérabilité militaire des bâtiments de surface et sous-marins, cette étude, réalisée dans le cadre d'une thèse CIFRE DCNS-LIMATB, a pour objectif la prédiction numérique de la réponse de structures navales soumises à explosion au contact. Dans cette perspective, ce travail vise la description de l'endommagement et de la rupture dynamique de matériaux métalliques. Le matériau de l'étude est un acier doux ferrito-perlitique constitutif des coques de bâtiments de surface. Pour étudier les effets couplés du taux de triaxialité des contraintes, de la déformation, de la vitesse de déformation, et de la température, une vaste campagne expérimentale a été menée, incluant des tests mécaniques de laboratoire ainsi que des essais d'explosion en air libre. Les observations microstructurales d'éprouvettes et de plaques sollicitées ont parallèlement révélé la coexistence de deux mécanismes distincts d'endommagement : la croissance de cavités sphériques et une microfissuration. Les résultats expérimentaux et les constats micrographiques ont alors servi de support à une modélisation avancée du comportement élasto-thermo-viscoplastique du matériau de l'étude et ont permis de construire un formalisme original au travers d'un modèle multi-surfaces et multi-mécanismes rendant compte notamment des effets retardants de la vitesse et de la température sur la cinétique de l'endommagement ductile, ainsi que des conséquences de l'endommagement, isotrope (par croissance de cavités) et anisotrope (par microfissuration). Des modèles tridimensionnels ont finalement été implantés en tant que lois utilisateur dans le code industriel de calculs par éléments finis ABAQUS. Plusieurs configurations d'essais d'explosion en air libre ont été simulées en utilisant la carte CONWEP d' ABAQUS, destinée à reproduire l'interaction fluide/structure durant l'explosion et dont les limites ont été mises en évidence. Les performances des modèles sont jugées encourageantes et des pistes d'amélioration sont donnéesIn the context of military vulnerability of ships and submarines, this work, supported by a DCNS-LIMATB CIFRE, deals with the numerical prediction of the response of ship structures submitted to contact explosion. The ship structure constitutive material at stake is ferritic-pearlitic, mild steel. In order to study the coupling effects of stress triaxiality, strain, strain rate and temperature, an important experimental campaign was carried out, including laboratory mechanical tests as well as air blast tests. The microstructural observations of post-mortem samples and plates revealed the co-existence of two different mechanisms of ductile damage: cavity growth and micro-cracking. In agreement with the experimental results and the micrographic observations, an advanced elastic-thermo/viscoplastic model was built and a more complete, original formalism is proposed through a multi-surface and multi-mechanism model, describing notably the delaying effects of strain rate and temperature on the damage kinetics and the consequences of both damage mechanisms, namely isotropic (cavity growth) and anisotropic (microcracking). Models were finally implemented as user materials in the engineering finite element computation code ABAQUS. Several configurations of air blast tests were simulated using the card CONWEP of ABAQUS, devoted to reproduce the fluid/structure interaction during the process of explosion and which limits were shown. The numerical results are encouraging and some improvements are suggested
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Homsi, Moaz. "Simulation de la découpe des métaux par un modèle de déchirure ductile, à l'aide de techniques de remaillage." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMPD850.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de modéliser et simuler, par la méthode des éléments finis, le comportement d'une tôle lors de l'opération de découpage par poinçonnement. Une étude succincte, concernant les différentes non linéarités intervenant dans le procédé, est effectuée. Les grandes transformations dans la bande cisaillée sont traitées à l'aide d'une formulation Lagrangienne actualisée à la fin du pas de chargement. La gestion du contact et du frottement, entre la tôle et les outils de découpage, est effectuée à l'aide de la méthode directe dite de flexibilité. L'endommagement de la tôle, la propagation de fissure et la rupture sont représentés à l'aide d'une approche locale basée sur la croissance des cavités. Nous avons utilisé dans ce cadre le modèle de Gurson modifié par Tvergaard et Nneedleman, et nous l'avons intégré, dans le cas axisymétrique, à l'aide du schéma implicite proposé par Simo & Taylor. Pour éviter les distorsions du maillage, nous proposons un processus de remaillage, basé sur : - un remaillage périodique - un transport de champs par différentes techniques notamment par approximation diffuse - un équilibrage des champs transportés aux niveaux local et global. Plusieurs exemples sont proposés pour valider ces différents développements : l'étude de la rupture d'une éprouvette entaillée, l'emboutissage d'une plaque circulaire par un poinçon hémisphérique (cas test de Wagoner) et l'enfoncement d'un pieu pour lequel nous avons fourni des résultats qualitativement corrects. Finalement l'application de ces développements a permis la simulation du procédé de découpage. Nous avons obtenu des résultats en bon accord avec l'expérience, notamment sur l'estimation de l'effort maximum de découpage nécessaire au dimensionnement des outils.
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Zhou, Jianjun. "Contribution à la modélisation de l'endommagement anisotrope et de la variation de la perméabilité des roches fragiles." Lille 1, 2006. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2006/50376-2006-Zhou.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude concerne une modélisation du comportement mécanique et hydromécanique des roches saturées avec la prise en compte de la variation de la perméabilité en fonction de l'endommagement. On établit d'abord la fonction de l'enthalpie libre par une approche micromécanique directe en prenant la distribution de la longueur de microfissure. On prend en compte l'ouverture de microfissures fermées liée au glissement tangentiel en raison de la rugosité des surfaces de fissures. Cette ouverture contribue directement à la dilatance volumique et à la variation de perméabilité macroscopique du matériau. On montre également une approche phénoménologique avec une approximation par un tenseur d'endommagement d'ordre deux. Ensuite on propose une extension du modèle à décrire le comportement poromécanique des roches saturées. Les réponses poromécanique en conditions drainées et non drainées du grès des Vosges ont été étudiées. Dans la dernière partie on a proposé un modèle couplé décrivant le comportement du couplage entre l'endommagement induit et la variation de la perméabilité des roches.
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Zaïri, Fahmi. "Contribution à l'étude de la déformation et de l'endommagement des polymères vitreux homogènes et à renforts caoutchoutiques." Lille 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LIL10127.
Full textAbstract:
Ce travail constitue une contribution visant à décrire le comportement non-linéaire et l'endommagement des polymères vitreux homogènes et renforcés par l'adjonction de particules d'élastomère sphériques. Pour caractériser le comportement fortement non-linéaire des polymères vitreux, un modèle viscoplastique à variables internes a été développé et implémenté dans un code de calcul par éléments finis. Le modèle viscoplastique développé a été ensuite couplé à différentes formulations micromécaniques pour caractériser le comportement cohésif ou à l'endommagement de mélanges de polymères. Les résultats des simulations numériques ont été ensuite validés expérimentalement par comparaison avec les données expérimentales obtenues sur différents polymères vitreux typiques. Par ailleurs, l'activation des mécanismes de déformation a également fait l'objet d'une attention particulière.
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Potet, Pierre. "Contribution de la vibrothermographie à la détection et à la caractérisation de l'endommagement dans les matériaux composites." Compiègne, 1988. http://www.theses.fr/1988COMPD110.
Full textAbstract:
La modélisation des phénomènes thermophysiques mis en place lors d'essais de vibrothermographie a été effectuée. Le modèle théorique proposé est valable dans le cadre de l'approximation des plaques minces orthotropes, et permet, à partir de la mesure d'un champ de température issu d'un essai de vibrothermographie, de remonter à la cartographie du champ de courses de chaleur initial. Les essais effectués ont porté principalement sur des échantillons de matériaux composites endommagés par impact de choc. Les cartographies de sources de chaleur obtenues sur ces échantillons ont été composées avec des résultats d'essais de contrôle non destructif (CND), effectués par des techniques éprouvées, telles que les ultrasons, la tomodensitométrie et la radiographie. Les résultats obtenus montrent clairement le fort potentiel de cette technique pour la détection et la caractérisation des endommagements dans les matériaux compositesA modelisation of the heat transfer phenomenas occurring during vibrothermographic experiments was carried out. The theoretical model can be used in the case of a thin orthotropic plate. It permits the determination of the heat source field from a measured temperature field. The experimental study was made with impacted damaged specimens. The results obtained from vibrothermographic experiments were compared with those obtained from standard NDT tests, such as ultrasonics, radiography and tomodensitometry. The results clearly show the high potential of this technique for the detection and characterisation of damage in composite materials
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Huez, Julitte. "Influence de l'hydrogène sur les mécanismes d'endommagement du titane alpha et d'un alliage de titane biphasé alpha/bêta." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD950.
Full textAbstract:
La pénétration d'hydrogène et la formation d'hydrures de titane très fragiles, au sein de composants en titane, détériorent les propriétés mécaniques de certaines structures dont l'utilisation est alors réduite. Le propos de ce travail est de contribuer à la compréhension des mécanismes d'endommagement du titane (Ti40) et de ses alliages (TD5aA) en présence d'hydrogène. Les microstructures du titane alpha et du titane alpha/bêta chargés en hydrogène sont caractérisés. Leur observation révèle la précipitation dans la phase alpha d'hydrures quadratiques faces centrées, et la dilatation des réseaux cristallins des phases alpha et bêta en présence d'hydrogène. L'effet déstabilisant la phase alpha de l'hydrogène, qui se traduit par une diminution de la fraction surfacique de la phase alpha, a été mis en évidence. La fragilisation des hydrures est révélée en traction simple, à température ambiante pour différentes teneurs en hydrogène. L'effet du taux de triaxialité des contraintes sur cette fragilisation a été étudié dans le cadre de l'approche locale de la rupture, à l'aide d'éprouvettes entaillées. L'originalité de l'étude réside dans le fait que la méthodologie allie des essais mécaniques sous des taux de triaxialité variés et un calcul des structures, aux observations et mesures métallographiques. Les résultats fournis par l'étude expérimentale ont permis de comprendre le rôle joue par les hydrures : ils réduisent la ductilité du titane en abaissant la déformation nécessaire à l'amorçage des cavités et, dans le cas du titane monophasé uniquement, en augmentant la vitesse de germination de ces cavités. Le mécanisme de germination continue observé dans le titane monophasé charge est simulé dans un intervalle de déformation plastique donné, par une approche de Beremin. Par ailleurs, la cinétique de croissance de cavités dans le titane, trouvée trois fois supérieure à ce qui est prévu par les modèles classiques, n'est pas affectée par la présence de l'hydrogène. La vitesse de croissance des cavités s'explique par la nature cristallographique de la croissance des cavités hexagonales observées.
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Luquiau, Denis. "Caractérisation du comportement et de l'endommagement de l'alliage de titane Ti-10V-2Fe-3AI en fatigue." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD923.
Full textAbstract:
Les travaux portent sur l'alliage β-métastable Ti-10V-2Fe-3Al. L'objectif est d'évaluer les conséquences sur la tenue en fatigue de variations structurales rencontrées dans les pièces issues de forgeage, réalisées pour des applications du secteur aéronautique. L'analyse du comportement est réalisée dans le domaine de la fatigue oligocyclique, par le biais d'un modèle viscoplastique, et par l'approche physique proposée par Cottrell. Les deux méthodes conduisent à l'interprétation du comportement macroscopique en termes de contraintes internes représentant les incompatibilités de déformation, et de contrainte effective traduisant les interactions à courte distance, dans le matériau. L'adoucissement cyclique macroscopique de l'alliage est porte par ces deux composantes de la contrainte. La corrélation avec les phénomènes microstructuraux est réalisée à l'aide de la microscopie électronique par transmission permettant l'analyse des modes de déformation qui sont confines dans la phase alpha primaire. Le comportement est ainsi associé au phénomène d'annihilation de dislocations facilité par le glissement dévié et a l'homogénéisation progressive de l'écoulement dans la microstructure. Les processus d'apparition du dommage sont observés en microscopie électronique à balayage, sur des échantillons sollicités en fatigue oligocyclique et en endurance. Les fissures se forment systématiquement en surface, aux interfaces entre les particules alpha primaire et la matrice bêta transformée. Les résultats permettent de déterminer et de caractériser l'influence de la microstructure sur l'amorçage des fissures de fatigue. Ceci a par ailleurs été modélisé et analyse par éléments finis. L'apparition du dommage est fortement influencée par le comportement plastique de la phase alpha primaire et par l'état local d'incompatibilités de déformation. Le travail conclut sur l'évaluation d'une possible mise en relation entre la durée de vie en fatigue et l'état de contraintes internes dans le matériau.
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Taraf, Modar. "Endommagement par fatigue de contact d'une roue ferroviaire : étude numérique par éléments finis." Thesis, Metz, 2008. http://www.theses.fr/2008METZ021S/document.
Full textAbstract:
Cette étude par éléments finis se propose d estimer la tenue en Fatigue de Contact de Roulement (FCR) d'une roue ferroviaire. La première partie de la thèse présente une analyse critique des approches de la littérature consacrées aux différents aspects du problème de FCR. La deuxième partie porte sur la modélisation bidimensionnelle d'une roue ferroviaire, comportant un défaut circulaire, et soumise à une pression de contact hertzien en mouvement. L'endommagement est quantifié par un paramètre de fatigue basé sur la densité d'énergie et la notion de plan critique. La durée de vie est calculée à l'aide d une loi utilisant les paramètres de fatigue oligocyclique. On montre que la technique du submodeling est un outil efficace permettant de réduire le temps de calcul CPU. Le troisième chapitre est une étude paramétrique de l'influence sur la durée de vie, du niveau de chargement, de la profondeur, de la nature et de la taille des défauts. Les résultats montrent que le plan critique d amorçage de fissure est parallèle à la surface de contact lorsque le mode I domine¡; il s'en écarte quand le mode II est prépondérant. Le quatrième chapitre porte sur l'influence des chargements à amplitudes variables ainsi que celle du frottement. On montre l effet bénéfique d une surcharge sur la durée de vie à l'amorçage de fissure. L'incidence néfaste du coefficient de frottement sur la durée de vie est mise en évidence dans le cas d'une roue avec et sans défaut. Enfin, la dernière partie de ce travail aborde les effets d'inertie dans le cas de la FCR. La durée de vie est surestimée dans le cas statique et diminue en dynamique avec la vitesse de roulement et le niveau de chargementThis study by finites elements proposes to estimate the Rolling Contact Fatigue (RCF) strength of a railway wheel. The first part of the thesis presents a critical analysis of the approaches of the literature relatives to the various aspects of the problem of RCF. The second part relates to the two-dimensional modeling of a railway wheel, consist a defect circular, and subjected to a moving hertzian contact pressure .The damage is quantified by a Fatigue Parameter (FP) based on the density of energy and the concept of critical plan. The lifetime is calculated using a law consist of the parameters of low-cycle fatigue. It is shown that the technique of the submodeling is an effective tool to reduce the computing time CPU. The third chapter is a parametric study about the influence over the lifetime, of the loading level, the defect depth, the nature and the size of the defects. The results show that the critical plan of crack initiation is parallel to the contact surface when mode I dominate; it deviates when mode II is dominating. The fourth chapter relates to the influence of the loadings with variable amplitudes and that of friction. We show the beneficial effect of an overload over the lifetime to crack initiation. The harmful incidence of the coefficient of friction over the lifetime is highlighted in the case of a wheel with and without defect. Finally, the last part of this work approaches the effects of inertia in the case of the RCF. The lifetime is over-estimated in the static case and decreases in dynamics with the rolling speed and the loading level
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Lee, Jae Rock. "Étude et modélisation de l'endommagement des stratifiés carbone-époxy (± 45°)2s et (0°/90°)2s." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI207.
Full textAbstract:
Dans le cas de la structure (±45")2s à matrice fragile (T300/5208), nous avons déterminé la valeur d'endommagement à partir de la diminution de la rigidité due au développement de la déformation permanente, lors d'un essai de traction monotone. D'après cette nouvelle conception du développement d'endommagement, nous avons modélisé le développement d'endommagement sous des sollicitations variées : fatigue, fluage et fatigue interrompue par le fluage. L'étude de la même structure (±45")2s avec une matrice ductile (T300/914), montre la nécessité d'une analyse approfondie de l'effet de la ductilité sur le développement d'endommagement. Pour la structure (0°/90°)2s (T300/5208, T300/914), la modélisation d'endommagement doit tenir compte de l'influence des fissures transversales sur la rupture des fibres. Pour les chargements complexes, le comportement non linéaire des fibres (0°) rend très difficile l'utilisation de l'évolution des rigidités pour le suivi du dommage.
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Benameur, Fouad. "Modélisation thermo-mécanique de la coulée sous pression en fonderie." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD885.
Full textAbstract:
Actuellement, le procédé de l'injection sous pression en fonderie est en pleine expansion. Il permet la production d'objets en très grande série. L'injection sous pression consiste à injecter un métal liquide dans un moule permanent sous l'effet d'une pression élevée. Jusqu'à ces dernières décennies, ce procédé était essentiellement basé sur l'empirisme. L'outil de simulation numérique, issu de l'évolution informatique, s'est avéré indispensable, à la rationalisation du procédé, notamment à la conception d'outils de production. Ce travail s'inscrit dans cet esprit. Il consiste à proposer à l'industriel une solution pour parfaire le procédé de l'injection sous pression en particulier l'augmentation la durée de vie des empreintes (partie de moule). Pour atteindre cet objectif, notre démarche s'articule autour de deux axes principaux. A - Définir des causes de défectuosités du procédé : faire l'inventaire du procédé tel qu'il est pratiqué actuellement s'avère nécessaire pour deux raisons : 1- dégager les phases essentielles du procédé ; 2 - identifier les causes des détériorations. B - Apporter des éléments de réponse pour améliorer le procédé. Pour cela, nous avançons deux idées : 1 - la modélisation numérique par éléments finis qui tient compte : I- des spécificités de l'injection sous pression - la géométrie variable durant un cycle ; - l'aspect cyclique ; - l'identification des conditions aux limites. II - des phénomènes physiques de l'injection sous pression : - la modélisation thermique ; - la modélisation mécanique ; - l'évaluation de l'endommagement. 2 - l'élaboration d'une expérience de mesure de températures des moules permettant - d'établir une corrélation entre les mesures expérimentales et le calcul numérique ; - fournir à l'industriel un outil pratique pour maitriser l'équilibre thermique du moule.
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Bezzina, Smail. "Modélisation théorique et numérique du procédé de découpage des tôles." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD874.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est la modélisation théorique et numérique du procédé de découpage des tôles. Cette opération de mise en forme fait intervenir plusieurs types de non linéarités telles que : - les grandes déformations élastoplastiques. - l'endommagement - le contact-frottement. L'approche retenue dans la présente étude utilise le couplage entre ces différentes non linéarités. En particulier le couplage élastoplasticité-endommagement conduit à une description de la dégradation continue des propriétés mécaniques du matériau jusqu'à la découpe totale de la tôle. Le mémoire est partagé en deux grandes parties. La première partie débute par une description du procédé de découpage des tôles suivie d'une présentation détaillée de plusieurs modèles de comportement d'inélasticité (élastoplasticité ou élastoviscoplasticité) couplés à l'endommagement isotrope. L'approximation numérique du problème couplé utilise la méthode des éléments finis dans le cadre des transformations finies incluant les techniques numériques d'intégration des lois de comportement. La deuxième partie est réservée aux applications. On commence par des tests de validation des lois de comportement ainsi qu'une comparaison des algorithmes d'intégration. Dans une seconde étape on présente des applications de calcul des structures par ordre croissant de difficultés incluant la simulation numérique du procédé industriel de découpage des tôles.
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Zhang, Yu. "Etude expérimentale et modélisation du comportement mécanique d’une roche tendre." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10052/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans le cadre des recherches et vise à contribuer à la compérension du comportement mécanique d’une roche tendre (i.e. cataclastique grès). La roche étudiée se trouve dans une fondation d’un barrage, situé dans le sud-ouest de la chine. L'accent de des travaux réalisés dans cette thèse a concerné le comportement à long terme du matériau étudié.Pour caractériser le comportement mécanique et identifier les principaux paramètres qui le gouvernent, il était nécessaire d’aborder en première lieu avec une approche expérimentale. De nombreux essais ont été réalisé, tel que des essais de compression, des essais de fluage triaxiale et des mesures de perméabilité. On constate que la réponse mécanique du matériau dépends fortement la microstructure et les propriétés mécaniques ainsi que les contraintes appliquées. En se basant sur les résultats expérimentaux, un modèle unifiée est proposé pour décrire le comportement à court terme et à long terme du matériau étudié. Dans le modèle proposé, les principales caractéristiques observées dans les expériences sont prises en compte, en particulier des déformations irréversibles, la dépendance de la pression, la transition volumétrique entre le compaction et la dilatation ainsi que le fluage. La performance du modèle proposé est tout d’abords validé sur les essais homogènes. A la fin, une validation plus poussée de ce modèle a été réalisée dans le cadre d’applications à étudier la performance de la fondationThe short term and long term mechanical behaviors of cataclastic sandstone are investigated in this dissertation. The studied material is cored from the fault zone in the dam foundation of a hydropower station in southwestern China. The emphasis is put on the long-term behavior of studied material. For this, conventional compression tests, multi-stage triaxial creep tests as well as the permeability measurements are performed. The mechanical behavior of studied rock is derived based on the experimental investigation. The mechanical responses of studied material are not only functions of the material properties, but are also related to applied stress. Based on the experimental investigation, a unified creep model is proposed to describe the instantaneous and time-dependent behavior of cataclastic sandstone. Main features observed in experiments are taken into account, in particular irreversible deformations, pressure dependency, volumetric transition between compaction and dilatancy and creep. The performance of the model is examined by comparing numerical simulations with test data in representative load paths. Finally, the model is applied to analyze the long term stability of a foundation of hydropower station
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Mohamad-Hussein, Assef. "Modélisation du comportement mécanique des géomatériaux semi-fragiles soumis à des sollicitations mécaniques et à la dégradation chimique." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-Mohamad_Hussein.pdf.
Full textAbstract:
Dans cette étude, on aborde la modélisation du comportement mécanique des géomatériaux semi fragiles soumis à des chargements mécaniques et à la dégradation chimique. Un cadre général de modélisation est d'abord proposé pour décrire le comportement élastoplastique couplé à l'endommagement mécanique et chimique. Après une courte synthèse des données expérimentales sur quelques matériaux représentatifs (roche et béton), un modèle spécifique est ensuite élaboré pour la description du comportement mécanique de ces matériaux. Après l'identification des paramètres, des essais en laboratoire sous différents chemins de sollicitations ont été modélisés. Le modèle proposé semble décrire correctement les principales réponses mécaniques des matériaux. Afin de décrire le comportement post-localisation en vue de l'analyse du processus de rupture des structures, nous avons proposé une extension du modèle on y introduisant une formulation non locale de l'endommagement. La pertinence de cette approche est illustrée à travers différents cas représentatifs. L'approche non locale permet de corriger la dépendance du maillage et de maîtriser le processus de rupture par bande de localisation. La deuxième partie du travail porte sur la modélisation de l'endommagement chimique par lixiviation des matériaux cimentaires. Un modèle phénoménologique chimique est d'abord précisé permettant de définir le processus de l'endommagement chimique dépendant de la dissolution du squelette solide et de la diffusion des ions calcium dans le fluide interstitiel. Un modèle élastoplastique couplé à l'endommagement chimique est ensuite mis en place et appliqué à la dégradation chimique d'une pâte de ciment sur des chemins découplés et couplés. Des comportements spécifiques de la pâte de ciment tels que l'effondrement des pores et la déformation de fluage sont pris en compte. Les comparaisons entre les simulations numériques et les données expérimentales ont montré la capacité du modèle proposé pour la description du couplage hydromécanique et chimique.
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Benmedakhene, Salim. "Étude phénoménologique du comportement à l'impact des matériaux composites." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD918.
Full textAbstract:
Dans cette étude, l'analyse du comportement a l'impact et la modélisation du comportement endommageable impliquent la connaissance des mécanismes mis en jeu dans le transfert de l'énergie. Une modélisation de l'endommagement basée sur un bilan énergétique semble adéquate pour décrire l'impact à basse vitesse. En d'autres termes, un schéma d'évolution de l'endommagement est recherche par l'intermédiaire de variables susceptibles de permettre le calcul de l'énergie absorbée. Cette approche globale permet, à partir d'hypothèses simplificatrices, d'obtenir des résultats assez proches de l'expérience. L'étude du comportement résiduel a mis en évidence l'interaction des endommagements et des ruptures dans les matériaux avec le type de sollicitations résiduelles. Les résultats des essais post-impact choc Charpy et poids tombant sont en parfaite corrélation. En effet, à partir du moment ou l'endommagement se situe dans une structure de géométrie finie, la zone endommagée contrôle directement le comportement de cette structure. Ceci est schématisé par une loi qui repose sur le fait que la résistance d'une chaîne est gouvernée par celle de son maillon le plus faible.
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Chen, Da. "Modélisation du comportement hydromécanique d'un mortier sous compression et dessiccation." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2005/50376-2005-276.pdf.
Full textAbstract:
La dessiccation sur les matériaux cimentaires affecte les propriétés mécaniques des matériaux : la résistance, le module d'Young, la fragilité, etc. L'objectif était ici de proposer un modèle qui a la capacité de décrire les principaux aspects des matériaux cimentaires sous compression et dessiccation. Nous avons proposé un modèle élastoplastique couplé à l'endommagement dans le cadre de la mécanique des milieux partiellement saturés. Une attention particulière est accordée aux effets de la pression de confinement sur l'écoulement plastique et l'évolution de l'endommagement. Deux différentes approches ont été utilisées pour prendre en compte l'effet de la pression capillaire. Pour valider notre modèle de comportement, plusieurs essais réalisés par Yurtdas Ismail et Pihlajavaara S. E. Sont simulés, les simulations numériques ont été comparées avec les données expérimentales. La comparaison des simulations numériques et les données expérimentales montre que le modèle reproduit les principaux aspects du comportement mécanique et poromécanique d'un mortier en fonction de la dessiccation : la dégradation des propriétés élastiques, les déformations plastiques, le couplage plasticité -endommagement et l'effet de la pression capillaire.
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Belayachi, Naïma. "Analyse du comportement des polymères chocs avec la prise en compte de l'endommagement par cavitation." Lille 1, 2006. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/a8de7da2-1bb0-4eac-b442-26c071600c07.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est la prédiction du comportement mécamque macroscopique d'un matériau composite polymère en prenant en compte les propriétés de sa microstructure. Une des manières les plus fiables pour obtenir une relation quantitative entre différentes échelles est l'utilisation des méthodes d'homogénéisation. Une méthode numérique d'homogénéisation périodique a été adoptée pour modéliser le comportement mécanique des polymères chocs en grandes déformations. Pour adapter aux grandes déformations le comportement visqueux des matériaux tels que les polymères une description hyperélastoviscoplastique a été developpée. Nous avons choisi un modèle viscoplastique (Perzyna) pour rendre compte du comportement de la matrice amorphe que nous avons couplé à un modèle hyperélastique pour décrire le comportement de l'élastomère. Le matériau étudié est composé d'une matrice de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) fragile renforcé au choc par des particules d'élastomère de polybutadiène et un matériau modèle pour les objectifs de notre travail. L'endommagement par cavitation dans la phase caoutchoutique est un phénomène observé dans de nombreux type de composites multiphases, et que l'on relie à de bonnes propriétés au choc du matériau. Dans une première partie, on s'intéresse au comportement du composite sans endommagement en compression uniaxiale. L'aptitude du modèle constitutif ainsi que la méthode d'homogénéisation à appréhender l'influence de certains paramètres à savoir la fraction volumique des particules, la température et la vitesse de défonnation a été mise en évidence en comparant les résultats numériques et expérimentaux. Nous avons étudié par la suite le comportement du composite en prenant en compte la cavitation en traction uniaxiale pour différentes vitesses de déformations. L'apparition de la cavité et son influence sur le comportement global du matériau a été réalisé en couplant le modèle hyperélastoviscoplastique à trois critère de germination de vide de la littérature basés généralement sur la pression hydrostatique dans la particule d'élastomère (Gent, Fond, et Hou & Abeyratne). L'approche numérique utilisée dans ce travail a prouvé son efficacité, et sa pertinence pour la prédiction du comportement macroscopique avec des mécanismes microstructuraux assez complexes.
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Chen, Liang. "Contribution à la modélisation du comportement hydromécanique des géomatériaux semi-fragiles." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10144/document.
Full textAbstract:
Cette étude concerne des modélisations du comportement hydromécanique des géomatériaux semi- fragiles. Le travail est principalement composé de deux parties, dans lesquelles les géomatériaux semi-fragiles isotropes et anisotropes sont étudiés respectivement. Dans la première partie, l’accent est mis sur l’influence du processus de dessiccation sur le comportement mécanique des géomatériaux isotropes. On établit un modèle élastoplastique couplé à l’endommagement pour les géomatériaux isotropes saturés et partielle saturés employant le concept du tenseur des contraintes effectives généralisées. Un nouveau critère d’endommagement est proposé pour prendre en compte les mécanismes distincts de rupture sous l’état de contrainte différente. Une série de simulations sont réalisées et comparées à des essais expérimentaux sur une argilite et un mortier. Dans la deuxième partie, afin de décrire le comportement mécanique des roches anisotropes, deux modèles anisotropes sont proposés. L’attention du premier modèle est mise sur l’influence de l’anisotropie inhérente sur le comportement mécanique. Un paramètre directionnel, qui est décrit par un tenseur de fabrique, est induit dans la formulation de la plasticité pour prendre en compte la dépendance du comportement mécanique à l’orientation de chargement des roches initialement anisotropes. Afin d’étudier le couplage entre les anisotropies inhérente et induite, un modèle basé sur l’approche thermodynamique discrète est aussi proposé. En prenant en compte le couplage entre la plasticité et l’endommagement dans chaque famille de plan de faiblesse, le couplage entre les anisotropies inhérente et induite est bien produit par le modèle proposé. Enfin, le modèle discret proposé est étendu à la formulation poroélastoplastique. Une analyse qualitative est réalisée sur le comportement hydromécanique des roches anisotropesThis work is devoted to the constitutive modelling of hydromechanical behaviours of semi-brittle geomaterials. In the first part, the attention is mainly paid on the hydromechanical behaviours of initially isotropic materials, especially on the influence of desiccation process on the mechanical responses. An elastoplastic damage model is proposed in unsaturated condition, a generalized effective stress concept is used for poroplastic coupling. Damage by microcracks is coupled with plastic deformation. In the second part, two coupled elastoplastic damage models are proposed for the description of strongly anisotropic sedimentary materials. In the first model, in order to describe the inherent anisotropy of the material, a scalar anisotropy parameter is introduced using the concept of fabric tensor. In purpose of studying the coupling phenomenon between the inherent and induced anisotropies during the loading process, a model based on the discrete approach is constructed in the following. In the framework of plastic discrete approach, the macroscopic plastic deformation and material degradation are considered as the result of frictional sliding along weakness planes distributed randomly in the material. In the last chapter, the proposed discrete model is extended to poroelastoplastic modelling. Based on a series of numerical simulation, an analysis of hydromechanical behaviour of anisotropic materials is realised
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Traore, Nafissatou. "Modélisation numérique de la propagation des failles décrochantes dans la lithosphère." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066203/document.
Full textAbstract:
La modélisation numérique de la propagation des failles décrochantes est essentielle à notre compréhension du comportement mécanique long terme de la lithosphère. Dans un premier temps, nous avons cherché à reproduire la déformation intersismique autour d'une faille préexistante. Cette modélisation du chargement intersismique a permis de déterminer quelle rhéologie et quel type de chargement, justifiables mécaniquement et géologiquement, étaient nécessaires à l'obtention d'une déformation de surface cohérente avec les mesures géodésiques. Pour un déplacement latéral tel qu'imposé par le mouvement long terme des plaques, il faut imposer une hétérogénéité structurelle à l'aide d'une zone de faible viscosité sous la partie bloquée de la faille. Dans un second temps, nous avons étudié la propagation d'une faille à l'aide de la mécanique de l'endommagement. Cette approche permet de prédire l'évolution de l'endommagement sans prédéterminer le chemin de propagation, et de faire le lien avec la théorie de Griffith. Nous avons amélioré cette approche en introduisant une contrainte tangentielle résiduelle sur la faille qui s'apparente à l'introduction de friction sur les plans de faille, et en permettant l'utilisation, pour la première fois en mécanique de l'endommagement, de méthodes de résolutions mixtes. Ces développements ont permis de décrire dans des cas simples l'évolution d'une faille, ouvrant ainsi la voie à l'utilisation de nouveaux types de modèles de croissance et de propagation des faillesNumerical modelling of strike-slip faults propagation is essential to understand the long-term mechanical behavior of the lithosphere. Firstly, we aim to reproduce the interseismic deformation of a preexisting fault. The modelling of this interseismic regime enables us to determine what rheology and loading, both mechanically and geologically justifiable, are required to obtain a surface deformation that matches the geodetic measurements. When the lateral displacement is due to the long-term plates motion, a structural heterogeneity has to be imposed by the mean of a weak viscous zone beneath the locked fault. Secondly, we study fault propagation by using damage mechanics. This approach allows the prediction of damage evolution, without previously knowing the propagation path, and makes the link with the Griffith's theory. We improve this approach with the introduction of a residual tangential stress on the fault that is similar to fault planes friction, and we use mixed resolution methods, which represents a novelty in damage mechanics. These developments make possible the description of fault evolution for simple cases, and open the way towards the use of new growth and propagation fault models
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Viant, Thibaut. "Caractérisation et modélisation du comportement dynamique des propergols solides et vulnérabilité des systèmes propulsés." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI045/document.
Full textAbstract:
La conception et la réalisation des tests de qualification des engins propulsés nécessitent une connaissance du comportement mécanique des matériaux utilisés pour leur fabrication. Dans ce cadre, une large gamme de vitesses de sollicitation est à considérer, intégrant de nombreuses situations de service des propergols solides. La connaissance de leur comportement doit permettre de prédire les risques associés à une sollicitation imprévue (conditions de transport difficiles, chute). La méthodologie usuelle consiste en la caractérisation des matériaux par un ensemble d’essais de traction uniaxiale, d’essais de DMA et d’essais de traction sous pression pour identifier les paramètres du modèle numérique (HRVM). Cependant, il a été indiqué que la méthodologie usuelle ne permettait pas la réalisation de simulations numériques satisfaisantes lorsque la vitesse de déformation est supérieure à 50 s−1. Ce travail de thèse propose des nouvelles techniques de caractérisation expérimentale permettant de compléter les résultats existants pour une gamme de vitesse de l’ordre de 100 s−1. Des essais originaux assurant des modes de sollicitations dynamiques et homogènes ont été mis au point et validés. Par exemple, un montage expérimental de traction uni-axiale rapide a été conçu pour la caractérisation d’un élastomère composite à matrice p − BHT hautement chargé de particules rigides (une distribution de CaCO3 et une autre d’aluminium). Parmi les autres essais développés, un essai de cisaillement hétérogène d’impact sur tranche a été adapté, cet essai permet d’apprécier l’état d’endommagement dans le matériau pendant et suite à l’impact. Les paramètres de comportement quantifiés dans la gamme de vitesse de déformation prospectée ont été intégrés à la bibliothèque des paramètres existante. Les premières simulations numériques intégrant ces nouveaux paramètres ont permis d’étendre l’utilisation du modèle de comportement utilisé par Ariane GroupThe design and qualification tests of rocket motors require knowledge of the mechanical behavior of the materialsused to manufacture them. In this aim, a large range of strain rates have to be considered, this range integratemany solid propellant service situations. Knowledge of their behaviour should make it possible to predict the risksassociated with unexpected stress on propelled vehicles (difficult transport conditions, falls). The usual methodologyuses both numerical and experimental approaches. This methology is based on several uniaxial tesile tests, DMA andtensile tests under pressure to identify the parameters of the constitutive law (HRVM). However, it was indicatedthat the usual method did not allow satisfactory numerical predictions to be performed when the strain rate isgreater than 50 s−1. This PhD work proposes new experimental characterization techniques to complement existingresults for a range of strain rates of about 100 s−1. Original tests ensuring dynamic and homogeneous loadingshave been developed. A dynamic tensile test has been designed to characterize composites elastomers highly filled(CaCO3 and aluminum). A heterogeneous dynamic shear test of edge-on impact has been also adapted, this testmakes it possible to assess the state of damage in the material during and after the impact. The material parametersquantified with new mechanical tests have been integrated into the existing parameter library. The firsts numericalsimulations using these new parameters have made it possible to extend the practice of numerical model used byAriane Group
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Hérisson, Benjamin. "Endommagement discret et continu : application aux materiaux quasi-fragiles." Thesis, Lorient, 2018. http://www.theses.fr/2018LORIS483/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, des considérations fondamentales de modélisation des phénomènes de rupture sont abordées pour des systèmes discrets endommageables. Le but est d’établir, en commençant par des problèmes structuraux simples, un pont entre la Mécanique de l’Endommagement Discret (MED) et celle de la Mécanique de l’Endommagement Continu (MEC) non local. Il est actuellement admis que la MEC doit être considérée dans un cadre non local afin d’obtenir des résultats cohérents, notamment lors de la modélisation numérique de phénomènes de radoucissement basés sur des lois d’endommagement. Nous appuyons cette non-localité sur l’échelle de la microstructure du matériau. A l’aide d’une procédure de continualisation et l’utilisation de l’approximant de Padé, nous avons pu obtenir l’expression analytique de l’approximation continue non-locale offrant une représentation très fidèle du comportement du problème discret dans tout le processus d’endommagement. Nous étudions les systèmes de la chaîne axiale discrète en traction, de la poutre console discrète en flexion ainsi que de la membrane microstructurée sous pression uniforme. Le système discret est tout d’abord résolu puis les équations discrètes sont continualisées pour obtenir un modèle non local continu. Pour chacun de ces problèmes une attention toute particulière est portée aux conditions aux limites du problème continualisé, dont l’importance est illustrée tout au long de ce manuscritIn this thesis, some fundamental considerations of the modeling of failure are addressed for discrete damage systems. The goal is to establish, starting with simple structural problems, a bridge between the Discrete Damage Mechanics (DDM) and that of the non-local Continuum Damage Mechanics (CDM). It is currently accepted that DDM systems must be considered in a non-local framework to obtain consistent results, especially during numerical modeling of softening phenomena based on damage laws. We support this non- locality on the scale of the microstructure of the material. Using a continualisation procedure and with the use of the Padé approximant, we were able to obtain the analytic expression of the non-local continuous approximation offering an accurate simulation of the discrete problem for the whole damage process. We study the systems of the discrete axial chain under traction, the discrete bending beam and the microstructured membrane under uniform pressure. The discrete system is first solved, then the discrete equations are continualised to obtain a non-local continuum model. For each of these problems, careful attention is paid to the boundary conditions of the continual problem, the importance of which is illustrated throughout this manuscript
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Tran, Tan Huy. "Contribution à l’établissement d’un modèle rhéologique thermo-hydro-chimio mécanique de l’argilite du Callovo-Oxfordien." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10179/document.
Full textAbstract:
Le travail concerne la simulation des ouvrages de stockage des déchets radioactifs en formation géologique profonde installés dans l’argilite du Callovo-Oxfordien.Il comporte 3 parties : La première présente le modèle SC2D (Swelling Creep Diagenesis Damage) utilisé pour évaluer les comportements de l’argilite ; La deuxième présente les applications du modèle SC2D pour décrire les zones EDZ des ouvrages excavés. Ces zones sont caractérisées par les domaines où les coefficients d’endommagement sont unitaires. Les coefficients d’endommagement sont évalués à partir d’une extension de la relation de Mazars en considérant les déformations d’extension dans les directions de diagenèse ; La troisième partie concerne les effets différés autour des ouvrages après l’excavation, ils sont représentés par les vecteurs vitesses de déformation dont les amplitudes sont gouvernées par les niveaux d’endommagement et les déviateurs des contraintes. La comparaison entre des mesures de convergences in situ et des résultats modélisés permet de valider le vecteur vitesse de déformationThe study aims to evaluate the radioactive waste storage structures in argillite Callovo- Oxfordien : The first part presents the model SC2D (Swelling Creep Diagenesis Damage) used to simulate the behaviour of argilite, this model is based on special hydro-mechanical characteristics of the argillite Callovo-Oxfordien; The second part shows the applications of SC2D model to describe anisotropic damaged areas around the excavated structures. These EDZ zones are determined when the damage coefficients are unitary and the discontinuities activate when damage coefficient reaches unity, damaged coefficients are calculated from an extension of Mazars by considering the extension deformation in the directions of diagenesi; the final part discussess the delayed effects around the structures after excavation; they are represented by the deformation velocity vectors whose amplitudes are governed by the level of damage and the deviatoric stress. The comparison between in situ convergence measurements and modeled results validates the deformation velocity vectors
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Gruescu, Ion Cosmin. "Approche par changement d'échelle de l'endommagement des matériaux anisotropes : application aux composites à matrice fragile." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2004/50376-2004-229-230.pdf.
Full textAbstract:
La microfissuration matricielle constitue (avec les phénomènes de décohésion à l'interface fibre -matrice) un des principaux mécanismes de déformation à l'origine du comportement mécanique non linéaire des Composites à Matrice Céramique (CMC). Sa prise en compte dans le cadre d'une modélisation purement macroscopique présente encore de nombreuses difficultés qui sont diversement abordées dans la littérature. On soulignera notamment la difficulté à rendre compte de l'interaction entre l'anisotropie initiale de cette classe de matériaux et l'anisotropie induite par la microfissuration. L'étude du comportement élastique endommageable des CMC est essentiellement abordée ici dans le cadre des méthodes de changement d'échelle d'espace. On présente d'abord une modélisation plane de l'endommagement anisotrope de composites orthotropes visant à rendre compte non seulement de l'interaction entre anisotropies, mais également des effets unilatéraux liés à la fermeture progressive des microfissures. La méthode proposée est une extension aux milieux anisotropes fissurés d'un travail classique d'Andrieux, Marigo et Bamberger (1986). Cette modélisation est validée par confrontation aux données expérimentales de la littérature portant sur un SiC-SiC unidirectionnelDans le cadre des techniques d'homogénéisation basées sur l'utilisation des tenseurs d'Eshelby, on propose ensuite une approche tridimensionnelle des milieux orthotropes contenant des fissures ouvertes modélisées par des cylindres infinis. Les résultats obtenus (tenseur d'Eshelby, tenseur de Hill) sont entièrement nouveaux, notamment dans le cas de fissures arbitrairement orientées par rapport aux axes d'orthotropie. Ils mettent clairement en évidence l'interaction entre l'orientation de la microfissuration et l'orthotropie initiale du matériau. Le dernier volet de l'étude est dédié à la modélisation tridimensionnelle de l'endommagement dans les composites à symétrie orthotrope de révolution, affaiblis par des fissures de forme circulaire ("penny-shaped cracks"). En raison de la difficulté particulière à aborder ce problème 3D dans le cadre des méthodes d'homogénéisation, on propose une approche mixte originale combinant les théorèmes de représentation et des résultats issus de la micromécanique. Les bonnes capacités prédictives du modèle macroscopique d'endommagement ainsi élaboré, de même que les comparaisons avec des données expérimentales, permettent de valider la démarche développée
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Kacem, Ahmed. "Étude de la capacité limite de déformation dans les procédés de mise en forme par déformation locale." Lorient, 2013. http://www.theses.fr/2013LORIS288.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la recherche d’une bonne maîtrise expérimentale et théorique en vue de déterminer la capacité limite de déformation de la tôle dans les procédés de mise en forme par relevage du bord. Le procédé de relevage du bord d’un trou est pris comme sujet pour développer la méthodologie d’analyse. L’étude a été menée sur deux tôles en aluminium A1050-H14 et A6061-O. Une caractérisation mécanique a été effectuée en utilisant des essais de traction et de cisaillement. Des modèles éléments finis ont été développés en utilisant des critères de plasticité isotrope et anisotrope. Ces modèles ont été améliorés par la prise en compte de l’endommagement. Des expérimentations ont été réalisées pour valider les résultats numériques. Dans une première partie, un intérêt a été porté à la maîtrise technologique du procédé en analysant l’effet de taux de réduction sur le procédé de relevage du bord d’un trou. Une méthodologie a été mise au point pour distinguer deux conditions de relevage : avec ou sans laminage. L’étude s’est ensuite orientée vers la quantification de l’effet des différentes hypothèses de l’anisotropie de la tôle. L’accent a été mis sur la qualité de la prédiction numérique de quelques paramètres. Ensuite, le travail a été focalisé sur l’identification de la capacité limite de déformation d’un bord relevé. Un critère macroscopique d’initiation de rupture avec une approche non couplée a été adopté pour la prédiction de l’ampleur de l’endommagement. Enfin, on s’est intéressé à la caractérisation de l’endommagement dans un bord relevé en utilisant le modèle d’endommagement couplé de Gurson-Tvergaard-NeedlemanThis thesis deals with the experimental and numerical investigations of the limits of the flanging process arising from material failure. The methodology developed in this study was applied particularly to the stretch flanging process of a hole in sheet metal called the hole-flanging process. The materials studied are made of A1050-H14 and A6061-O aluminium alloys. Mechanical characterizations have been performed through uniaxial tensile and shear tests. An elasticplastic finite element models based on isotropic and anisotropic yield criteria were developed. These models were enhanced by the integration of the damage in simulation. Experiments were conducted to verify the reliability of the developed finite element models. First, the effect of the clearance thickness ratio on the hole-flanging process was studied. A methodology was made to distinguish two conditions of the process: hole-flanging with and without ironing. Then, the effect of material anisotropy assumptions on the predictive accuracy of finite element simulations of the hole-flanging process was quantified. The study was then focused on the determination of the limits of hole-flanging process arising from material failure. For that purpose, a fracture criterion was calibrated and used in simulations to predict the damage of the flange. Finally, the damage occurrence in flanged edge was characterized by using the coupled approach of Gurson-Tvergaard-Needleman
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Hu, Dawei. "Contribution à l’étude du comportement mécanique et hydromécanique d’une roche endommagée." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10150/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée aux études expérimentales et numériques du comportement mécanique et poromécanique et de l’évolution de la perméabilité du grès en prenant en compte l’anisotropie du matériau. Après une analyse par la microscopie électronique à balayage (MEB) et les rayons X, les échantillons sont utilisés pour réaliser des essais de compression hydrostatique et de compression triaxiale sous différentes pressions de confinement. Les évolutions des coefficients de Biot et de la perméabilité sont mesurées respectivement et étudiées en prenant en compte le comportement mécanique. Un modèle élastoplastique couplé à l’endommagement en se basant sur l'approche discrète est proposé et appliqué aux grés secs. Les essais en compression sont simulés, l’évolution et la distribution de la variable d’endommagement et de l’écrouissage plastique sont analysées. Le modèle proposé est validé de nouveau par les simulations des essais réalisés (y compris le comportement mécanique, les coefficients de Biot et la perméabilité) sur des échantillons saturés. Une très bonne concordance est obtenue entre les prédictions et les données expérimentales. Enfin, on développe un modèle anisotropique poroplastique couplé avec l’endommagement afin de décrire les propriétés poromécaniques du grès saturé. Le modèle proposé est appliqué pour décrire le comportement du matériau dans les essais triaxiaux en condition non-drainée, et dans les essais triaxiaux en appliquant une pression interstitielle. En général, la aussi nous obtenons une bonne concordance entre modélisation et expérimentationThis thesis presents the laboratory and numerical investigations on anisotropic mechanical, poromechanical and fluid transport behavior of sandstone. After the X-ray and SEM tests, the samples were stressed under triaxial loading to study the initial and stress-induced mechanical behavior. The evolution of anisotropic Biot’s coefficients and axial permeability are also investigated and related to mechanical behavior. A plastic damage model is presented based on discrete approach. The proposed model is applied to simulate the mechanical behavior of dry sandstone under different loading conditions, the evolution and distribution of damage variable and plastic hardening variable are also discussed. Furthermore, the proposed model is applied to simulate the previous experimental results (including mechanical behavior, Biot's coefficients and permeability) of saturated sandstones. The comparisons between the numerical result and test data show a good performance of the present model. Finally, an anisotropic poroplastic damage model is developed to describe the poromechanical behavior of saturated sandstone. The comparisons between numerical simulation and experimental data is given for the triaxial compression tests under drained and undrained condition, the tests of strain response to pore pressure increment is also simulated, a good accordance is obtained
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Scida, Daniel. "Étude et modélisation du comportement mécanique de matériaux composites à renforts tisses hybrides et non hybrides." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1168.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'apporter une aide à la décision quant au choix d'un matériau composite à renfort tissé hybride et non hybride pour une application où les effets du vieillissement conditionnent la décision. Cet objectif nécessite à la fois une approche expérimentale et théorique. L'approche expérimentale est menée, à partir d'essais standards (traction, flexion et torsion), par une caractérisation des propriétés élastiques et ultimes de chaque constituant (résine et unidirectionnel) et de chaque composite à renfort tissé. L'identification des mécanismes d'endommagement est ensuite obtenue sur la base des essais précédents puis d'essais de délaminage (mode I, II et mixte (I+II)) par l'utilisation d'une méthodologie associant les techniques d'émissions acoustiques et de microscopie. L'analyse met en évidence l'influence du vieillissement des résines, des fibres et des interfaces sur les modes de rupture du composite pouvant ainsi être très différents avant et après vieillissement. La seconde partie est consacrée à la modélisation du comportement mécanique des composites à armure hybride ou non dans les domaines élastiques et jusqu'à rupture. A partir d'une décomposition de la cellule de base, l'application de la théorie du stratifié permet de déterminer les propriétés élastiques 3D du composite en fonction des constituants, de l'armure, du titre des mèches et des caractéristiques géométriques puis de prédire les ruptures locales et finales du composite après prise en compte des endommagements successifs des constituants (résine et mèches). Le modèle aboutit à un logiciel de calcul nommé Mesotex permettant d'analyser aisément l'influence des paramètres structuraux (titre des mèches, armure, quantité de résine et hybridation) sur les propriétés élastiques et à rupture du composite. L'étude paramétrique conduit à faciliter le choix d'un matériau et d'atteindre un compromis coût/masse/performance optimisé.
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Zhu, Qizhi. "Applications des approches d'homogénéisation à la modélisation tridimensionnelle de l'endommagement des matériaux quasi fragiles : formulations, validations et implémentations numériques." Lille 1, 2006. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2006/50376_2006_41.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude concerne des modélisations micromécaniques d'endommagement par muItifissuration des géomatériaux quasi fragiles. Le cadre général est celui des méthodes de changement d'échelle combinées à la thermodynamique adoptée pour la formulation des lois d'endommagement. On rappelle et analyse d'abord au chapitre 1 les différents schémas d'homogénéisation (schéma dilué, schéma Mori-Tanaka et celui de Ponte Castaneda et Willis) et leurs applications dans le contexte des milieux microfissurés. Au chapitre 2, après avoir examiné et comparé deux approches (l'une discrète, l'autre par intégration numérique de type Gauss) traitant de la généralisation des résultats à un système quelconque de fissures, on propose une formulation complète de modèles d'endommagement anisotrope incluant les effets de contact unilatéral, l'interaction entre fissures ainsi que la distribution spatiale des fissures. Les prédictions des modèles d'endommagement associés aux différents schémas d'homogénéisation, sont confrontées à des données sur deux bétons. Au chapitre 3, on traite du couplage entre l'endommagement anisotrope et les phénomènes de dissipation par frottement sur les lèvres des microfissures fermées. L'étude détaillée des divers degrés de couplage (endommagement, glissement et dilatance associée) et du rôle de différents schémas d'homogénéisation est réalisée pour un système de fissures parallèles. L'analyse est ensuite étendue à une distribution quelconque et appliqué à deux roches quasi fragiles en sollicitations muItiaxiales. L'implémentation des modèles micro-macro développés dans un code éléments finis ainsi que l'analyse des structures dégradées font l'objet du dernier chapitre.
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Nehme, Samer. "Contribution à l'approche numérique multi-échelles pour la modélisation du comportement mécanique de matériaux composites à renfort interlock." Compiègne, 2011. http://www.theses.fr/2011COMP1952.
Full textAbstract:
Les tisseurs « interlock 2. 5D » appartiennent à la famille des composites tridimensionnels. Ils apparaissent pour les applications avancées (aéronautiques, spatial, automobile,…) à cause de leurs avantages sur les tisseurs bidimensionnels, surtout en ce qui concerne les bonnes propriétés mécaniques dans la troisième direction (Z). La modélisation des propriétés mécaniques de ce type de composites peut être faite à l’aide de modèles numériques ou analytiques. L’évaluation des propriétés mécaniques par une étude expérimentale donne des résultats plus précis en comparant avec ceux obtenus par les modèles numériques, or le cout important consommé des machines et les échantillons réels des matériaux utilisés, impose la recherche d’une méthode numérique fiable. Partant de ce constat, une nouvelle méthodologie de construction du maillage du volume élémentaire représentatif ‘VER’ est proposée. La technique consiste à mailler en tétraèdres la matrice (de comportement isotrope) et en hexaèdres les mèches (de comportement isotrope transverse). Afin de réaliser la discrétisation, un modèle géométrique est développé à partir de mesures prises par photomicrographie sur un matériau fourni par une société aéronautique. Le logiciel industriel «Ansys Academic Associate» est utilisé pour résoudre le problème. Des délaminages possibles sont pris en compte grâce à des interfaces de contact. Les rigidités, dépendantes de ces endommagements possibles, sont déterminées dans les trois directions et sont comparées avec les résultats expérimentaux (suivant la direction de trame Y pour le Tisseur4-69) et un modèle analytique. Au-delà des résultats satisfaisants pour le comportement élastique (en accord avec les résultats expérimentaux), le domaine endommagé par un délaminage apparaît correctement décrit, en ayant recours à une approche cohésive privilégiant les concepts de la Mécanique Linéaire Elastique de la Rupture, associés aux sollicitations des Modes I et II2. 5D interlocks are particular reinforcements of aeronautic composite materials that are believed to have a high structural potential. This kind of reinforcement entails to consider the composite as a structure because interlocks are built by crossing the warp tows with the weft tows in the three directions. To evaluate the mechanical behavior, one may obtain numerically the anisotropic elastic engineering constant from a finite elements model. This technique of virtual testing consists to model the composite at it’s the meso-scale to obtain a macro-scale response with a stress-displacement analysis. We thus propose a new meshing methodology to build an elementary volume made of tetrahedral for the isotropic matrix and of mapped hexahedral for the transversely isotropic yarns. In order to achieve the finite element discretization, a geometrical model is developed from measurements taken from photomicrographs of an interlock composite. The industrial sofware package « Ansys Academic Associate » is used to solve the problem with contact element, local orientation of the anisotropy in yarns and computation of nine macroscopic orthotropic engineering constants. The numerical results are compared to experimental data and an analytical model. The finite element model shows a good agreement with our previous work. Beyond satisfying results for the elastic behaviour, the delamination is correctly described using a cohesive approach focusing on the concepts of linear elastic fracture stresses, associated with Mode I and mode II
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Lai, Dawei. "Contribution à la modélisation de la rupture des plaques stratifiées entaillées sous un chargement monotone ou cyclique comprenant une sollicitation de compression." Compiègne, 1988. http://www.theses.fr/1988COMPD150.
Full textAbstract:
Le comportement à l'endommagement en compression est un facteur très important dans la conception des matériaux composites, notamment lorsque ces derniers sont sujets à des concentration de contraintes. Le but de cette étude est de comprendre les mécanismes de défaillance des plaques stratifiées soumises à ce type de sollicitations. Pour éviter les difficultés habituelles de l'étude en compression, les tests mécaniques sont effectués sur des éprouvettes compactes. L'évolution de l'endommagement est suivie au cours des essais, puis reliée à la variation du comportement mécanique. Ceci permet de dégager, par la suite des critères et des lois de comportement.
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Ben, Hatira Fafa. "Modélisation de l'élastoplasticité endommageable en transformations finies." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD531.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de présenter une méthode théorique et numérique de prévision de la durée de vie des structures faites de matériaux ductiles à fortes déformations plastiques couplées avec les phénomènes de détérioration progressive (endommagement). Cette méthode permet de modéliser d'une manière unifiée la totalité du processus de ruine d'une structure mécanique. Ce processus est la succession de trois stades principaux qui sont le comportement mécanique (évolution des différents champs), l'amorcage de défauts (macrofissures) et la propagation de ces défauts jusqu'à la rupture finale. Dans ce travail, l'accent est mis sur les aspects théoriques et numériques liés à la formulation des équations constitutives couplées à l'endommagement isotrope ainsi qu'à l'évolution des zones endommagées dans la structure.
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Meraghni, Fodil. "Identification expérimentale des mécanismes d'endommagement contribuant à la modélisation micromécanique du comportement élastique-endommageable des composites à fibres discontinues orientées aléatoirement (C. F. D. O. A)." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD697.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail est de développer un outil de prévision du comportement élastique-endommageable des matériaux composites à fibres discontinues orientées aléatoirement (C. F. D. O. A). L'étude a été abordée selon deux approches complémentaires. L'approche expérimentale avait pour objectif de constituer une base de données expérimentales nécessaire pour le développement de l'approche théorique. L'approche expérimentale a permis d'appréhender la microstructure du matériau et surtout d'identifier les mécanismes d'endommagement responsables de sa dégradation progressive. C'est au travers d'une méthodologie expérimentale basée sur l'utilisation conjointe des techniques d'émission acoustique et des observations microscopiques que les mécanismes d'endommagement ont été identifiés, localisés et attribués à des intervalles d'amplitudes caractéristiques. L'application de cette méthodologie d'investigation lors de différents types d'essais mécaniques (Traction, Traction avec décharges, Traction/Impact, Mode I, Mode II, Torsion,. . . ) et sur trois classes de matériaux a largement contribué à cerner l'influence des paramètres structuraux et du type de sollicitation sur l'avènement et l'évolution des mécanismes d'endommagement. Avec cet état d'esprit, il apparait évident que toute modélisation du comportement des C. F. D. O. A doit nécessairement tenir compte de cette spécificité structurale du matériau. La seconde approche du problème traite de la modélisation du comportement (3D) endommagé. C'est une approche micromécanique basée sur le modèle de Mori-Tanaka fondé sur la théorie de l'inclusion équivalente d'Eshelby. Cette modélisation consiste en un passage micro-méso suivi d'un passage méso-macro permettant ainsi d'intégrer le rôle de la mèche sur le comportement du matériau. La prise en compte des mécanismes d'endommagement a conduit a l'introduction de la notion de participation d'un mécanisme (i) a une phase (j) notée (Pji) et dont l'évolution est évaluée expérimentalement en se basant sur le suivi de l'endommagement par émission acoustique. L'outil de prévision ainsi développé aboutit alors à une étroite interaction entre les deux approches du problème. Il permet alors de prédire le comportement élastique-endommageable des C. F. D. O. A en y intégrant l'aspect microstructural de ces matériaux. L'identification d'une fonction de charge F (S, β), définie explicitement, permet de simuler des essais mécaniques tels que l'essai de traction. Ce travail est une contribution au domaine de recherches relatif à l'identification et la modélisation de l'endommagement dans les matériaux composites. Ceci permet alors l'intégration de cet endommagement dans les codes de calculs de structures.
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Bouchart, Vanessa. "Étude expérimentale et modélisation micromécanique du comportement et de l'endommagement des élastomères renforcés." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-Bouchart.pdf.
Full textAbstract:
Les élastomères renforcés ou plus généralement les composites à matrice élastomérique sont largement utilisés dans divers domaines industriels. La maîtrise du comportement de cette classe de matériaux repose sur une bonne compréhension des mécanismes de déformations en jeu ainsi que des relations microstructure-comportement mécanique macroscopique. De plus, il est nécessaire de développer des modélisations adéquates du comportement qui traduisent le lien avec la microstructure hétérogène. Un moyen efficace de répondre à cette demande est de mettre en œuvre des méthodes d'homogénéisation non linéaire permettant la détermination des réponses macroscopiques des composites hyperélastiques soumis à de grandes déformations. L'objectif de ce travail de thèse est de prédire le comportement non linéaire et l'endommagement des composites hyperélastiques à microstructure aléatoire. On présente d'abord l'approche d'homogénéisation du second ordre retenue pour cette étude et on décrit les algorithmes développés pour mise en œuvre de cette approche dans un contexte 3D. Afin de fournir une évaluation rigoureuse de la méthode d'homogénéisation non linéaire et de sa mise en œuvre, on procède à des comparaisons de ses prédictions, d'abord avec des simulations éléments finis puis avec des données d'expériences réalisées sur un composite EPDM/PP dans le cadre de la thèse. Cette dernière confrontation a motivé la nécessité d'incorporer des mécanismes d'endommagement dans la loi de comportement micro-macro proposée. Une validation du modèle complet permet d'en illustrer les capacités prédictives pour l'EPDM/PP.