Caractérisation de la rupture des matériaux réfractaires sous contraintes combinées de compression et de cisaillement à hautes températures

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

matériaux réfractaires, éléments finis (méthode)

Mots-clés

Matériaux réfractaires - Rupture - Thèses et écrits académiques,

Cohésion - Thèses et écrits académiques,

Cisaillement (mécanique) - Thèses et écrits académiques,

Hautes températures - Thèses et écrits académiques,

Applications industrielles - Thèses et écrits académiques

Dans de nombreuses applications industrielles, les matériaux réfractaires subissent des contraintes combinées de compression et de cisaillement pouvant entrainer la rupture du matériau. La prédiction de la rupture du revêtement réfractaire nécessite alors la connaissance du comportement multiaxial des matériaux réfractaires dans ces conditions d'utilisation. Afin de tenir compte de ces aspects dans la modélisation numérique, le critère de Drucker-Prager est souvent utilisé pour décrire le comportement mécanique des matériaux granulaires. En effet, le critère de Drucker-Prager correspond à une approche simple qui permet de décrire la dépendance de la contrainte à rupture en cisaillement en fonction de la pression hydrostatique. Néanmoins, l'utilisation de ce critère nécessite la connaissance de deux paramètres essentiels qui doivent être déterminés expérimentalement : la cohésion (d) traduisant la contrainte à la rupture en cisaillement sans pression hydrostatique appliquée, et l'angle de frottement (β) traduisant l'évolution de cette contrainte à rupture lorsque la pression hydrostatique augmente. De nombreux travaux expérimentaux sur ce type de caractérisation sont disponibles dans la littérature, en particulier dans le domaine de la géologie ou du génie civil. Mais, malheureusement, tous ces travaux traitent de techniques de caractérisation fonctionnant à température ambiante. Dans notre cas, la cohésion et l'angle de frottement doivent aussi être déterminés à haute température (jusqu'à 1500°C). La transposition à haute température des dispositifs développés pour des mesures à température ambiante, est tout simplement impossible. Ce travail propose donc une nouvelle approche pour réaliser de telles mesures dans le cas des matériaux réfractaires.