Academic literature on the topic 'Méthode des champs de phase pour la fissuration'

Le superalliage base nickel 718 est réputé pour présenter une excellente tenue à la corrosion, une très forte résistancemécanique et une bonne tenue sous irradiation. De ce fait, il s’agit d’un matériau de choix au sein d’un réacteur électronucléaire pour les pièces soumises à des sollicitations extrêmes (ressorts, systèmes de maintien. . . ).Pourtant des ruptures en service ont été observées de ce matériau sous le phénomène de corrosion sous contraintes assistée par l’irradiation. La présente thèse vise à apporter de nouveaux éléments de compréhension de ce phénomène complexe sous l’angle de la modélisation numérique. Le processus de fissuration par corrosion sous contrainte est modélisé par la méthode des champs de phase. Une implémentation unifiée, apte à traiter lesfissurations intra et intergranulaires, est proposée et permet de coupler efficacement différentes échelles de travail (du milieu continu au polycristal) et différents physiques (mécanique des milieux continus et généralisés et oxydation interne). Cette modélisation permet de proposer des simulations des étapes complexes de la corrosion sous contrainte, à savoirl’amorçage, la coalescence et la propagation
Inconel 718 alloy is renowned for having excellent corrosion resistance, very high mechanical strength and good resistance to irradiation. Thus, it is a material of choice within a nuclear power reactor for parts subjected to extreme stresses (springs, retaining systems,...). However, failures in service have been observed in this material under irradiationassisted stress corrosion cracking phenomenon. This thesis aims to bring new elements of understanding of this complex phenomenon from the point of view of numerical modeling. The stress corrosion cracking process is modeled by the phase field fracture method. A unified implementation, able to deal with inter and intergranular fracture, is proposedand allows to couple efficiently different scales of work (from continuous medium to polycrystal) and different physics (mechanics of continuous and generalized media and internal oxidation). This modeling allows to propose simulations of the complex stages of stress corrosion cracking, namely initiation, coalescence and propagation

L'objectif de ce travail de these est le developpement et la mise en oeuvre de methodes mixtes pour la modelisation des structures fissurees et des problemes de contact et de frottement sur un plan essentiellement numerique avec des applications privilegiees dans le domaine des renforcements d'ouvrages. Deux objectifs prioritaires ont ete retenus : modeliser la fissure et le contact, et analyser leur evolution. Dans la premiere partie du memoire, sont dans un premier temps passes en revue les concepts de la mecanique lineaire de la rupture et quelques methodes de calcul du facteur d'intensite de contraintes. Pour le calcul des structures fissurees, nous utiliserons un element fini mixte hybride du a pian et tong, base sur la fonctionnelle de reissner. Dans un second temps, la formulation de l'element de fissure est rappelee ainsi que le calcul numerique des differents termes qui constituent sa matrice de rigidite. La propagation de la fissure a ete ensuite envisagee par combinaison entre propagation locale dans l'element de fond de fissure et propagation structurelle par translation de cet element, ce dernier cas necessitant un remaillage. La deuxieme partie de ce travail est d'abord consacree a une revue bibliographique sur la prise en compte du contact en mecanique ainsi que sur la modelisation du frottement. Le traitement du probleme de contact avec frottement est envisage dans un premier temps par la methode des elements de frontiere et quelques developpements sont mentionnes. Un algorithme decrivant la prise en compte effective de la condition unilaterale est propose. Une autre voie est suivie, qui consiste a adapter des elements finis mixtes au traitement du

L'objectif général de cette étude consiste en la meilleure compréhension de l'influence de la microstructure sur les propriétés mécaniques des aluminiures de titane et notamment de leur faible ductilité à température ambiante. Pour cela, une méthodologie de dialogue entre mesures de champs et calculs polycristallins a été développée et analysée en détails. Celle-ci permet une comparaison directe entre les mesures de champs cinématiques à l'échelle des grains et les résultats des calculs par éléments finis sur microstructure réelle en vue de l'identification des coefficients de la loi de comportement cristalline. Ce document présente les résultats d'analyses multi-échelles de quatre alliages de titane-aluminium soumis à des essais de compression en mettant en avant l'influence respective du mode d'élaboration et de la composition chimique sur les mesures de champs cinématiques aux différentes échelles. L'analyse de la propagation de fissures au sein des différentes microstructures est également étudiée à l'aide d'essais de flexion sous microscopie électronique à balayage. Parallèlement à cette étude expérimentale, la validation de la méthodologie permettant un dialogue entre ces mesures et les calculs par éléments finis sur les microstructures associées est en partie validée, en démontrant notamment la suffisance d'un maillage de surface extrudée ainsi que l'utilisation des conditions aux limites expérimentales. L'application de cette méthodologie à l'étude de la propagation de fissure est également étudiée en utilisant, dans les calculs par éléments finis, les modèles de zones cohésives.

Le travail présenté dans ce mémoire consiste à adapter la méthode de corrélation d'images numériques (CIN) pour la gestion des discontinuités du milieu et de la transformation. Le cadre d'utilisation des méthodes optiques de mesure i.e. celui de la mécanique des milieux continus, impose une continuité matérielle : i) du domaine et ii) de la transformation. Pour traiter les discontinuités en question, on peut reconsidérer la continuité (milieu et transformation) par morceaux. Dans le cadre de la CIN, cela se traduit par la possibilité d'adapter localement la forme et la taille des fenêtres de corrélation à la zone d'intérêt et à sa cinématique. Pour ce faire, il est possible d'utiliser des masques : un masque-objet pour traiter les discontinuités du milieu et un masque-discontinuité pour traiter les discontinuités de la transformation. Cependant, avant l'implémentation des masques dans la procédure de corrélation, plusieurs essais expérimentaux de déplacement sur des modèles comportant les deux types de discontinuité, ont été conduits. Ces essais ont permis de prouver l'influence des discontinuités sur la dégradation de la précision de mesure par CIN. Ensuite, des essais de traction ont été menés sur une éprouvette en polycarbonate conduisant à un mode I d'ouverture ou de fermeture de fissure. Après l'implémentation des masques dans le logiciel de corrélation Correla, le calcul des champs de déplacement et de déformation a été opéré avec succès à la surface de cette éprouvette, démontrant ainsi l'efficacité de la CIN adaptée
The development of the digital image correlation method (DIC) for the management of discontinuities of the material and the transformation is discussed in this thesis. As we know, the framework for the use of the optical measurement methods i.e. of continuum mechanics requires a continuity of: i) domain and ii) transformation. To treat those discontinuities, we can consider a piecewise continuity (material and transformation). In the case of DIC method, this can be done by adapting locally the shape and size of the correlation subsets to the zone of interest and its kinematics. A novel way to do it, is by using masks: an object mask to process material discontinuities and a discontinuity mask to process transformation discontinuities. However before the implementation of masks in the correlation process, several experimental displacement tests on models reproducing the two types of discontinuity at small scale were performed. Those tests proved the influence of discontinuities on the degradation of the measurement accuracy by DIC. Then, tensile tests were conducted on a polycarbonate made specimen knowing a mode I opening or closing crack. After implementing masks in the correlation software Correla, the calculation of displacement and deformation fields was successfully performed on the surface of this specimen for all its edges, demonstrating the effectiveness of the adapted DIC

La rupture macroscopique d’un matériau intervient généralement lorsque des micro-défauts coalescent, plutôt que par la propagation catastrophique d’une seule fissure. Il est donc souhaitable d’étudier des configurations de rupture où de multiples fissures interagissent. Les paires de fissures en-passant (EP), où deux fissures parallèles croissent l’une vers l’autre, sont particulièrement intéressantes d’un point de vue applicatif. Cette configuration de rupture se retrouve aussi bien dans des situations naturelles (os, dorsales océaniques,…) qu’industrielles (génie civil, pièces métalliques,…). Malgré la diversité de tailles et de matériaux dans lesquels ces fissures existent, leurs trajectoires ont une forme typique en crochet quasi-universelle dont l’origine, résultant de l’interaction fissure-fissure répulsive puis attractive, est mal comprise. En particulier, le comportement répulsif initial semble mettre à mal la mécanique élastique linéaire de la rupture (MELR). Dans cette thèse, nous avons d’abord étudié les fissures EP dans le cadre de la MELR. L’étude de l’angle initial de déviation et la simulation de trajectoires a montré contre toute attente que la MELR permet de reproduire qualitativement la forme en crochet. Prédire précisément certaines caractéristiques, comme l’intensité de la phase répulsive, nécessite plus de finesse au niveau de la représentation du comportement matériau. Nous avons ensuite utilisé un modèle par champ de phase pour enrichir le modèle matériau. Les nouvelles trajectoires simulées étant fortement influencées par la longueur caractéristique du champ de phase, il est possible d’obtenir un modèle plus juste quantitativement. Une perspective intéressante reste de relier cette longueur à la microstructure du matériau
Macroscopic failure of a material happens generally through the coalescence of micro-defects rather than the catastrophic propagation of a single crack. It is therefore advisable to study fracture problems in which many cracks interact. The case of en-passant crack pairs (EP-cracks), two parallel and offset cracks approaching each other by propagating through their inner tips, presents a marked interest as these cracks can be found in various natural (bones, oceanic rifts,..) or industrial (civil engineering,…) situations. Despite the large variety of scales and materials in which these cracks are observed, their trajectories present a remarkably self-similar hook-shape. This shape result from the crack-crack interaction, first repulsive before becoming attractive, and its origin is poorly understood. In particular, the initial repulsive behaviour seems to question the validity of linear elastic fracture mechanics (LEFM). In this thesis, we first studied EP-cracks in the LEFM framework. The study of the initial kink angle and the simulation of crack paths showed against all expectations that LEFM is able to reproduce qualitatively the hook-shaped paths. Precise predictions of specific characteristics, such as the magnitude of repulsion, requires a more refined model of the material behaviour. We then used a phase-field model to augment the material representation. As they are strongly influenced by the characteristic length scale of the phase-field, the new simulated trajectories indicate that it is possible to develop a more quantitatively correct model. An attractive prospect is to link this characteristic length to the material microstructure