Découplage des modes mixtes de rupture dans les matériaux viscoélastiques orthotropes : modélisation et expérimentation

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

bois, éléments finis (méthode), déformations (mécanique), traitement d'images, viscoélasticité

Mots-clés

Matériaux viscoélastiques - Fissuration - Thèses et écrits académiques,

Traitement d'images -- Techniques numériques - Thèses et écrits académiques,

Rupture, Mécanique de la - Thèses et écrits académiques,

Matériaux viscoélastiques - Rupture - Thèses et écrits académiques,

Lois de conservation (mathématiques) - Thèses et écrits académiques,

éléments finis, Méthode des - Thèses et écrits académiques,

Bois -- Chimie - Thèses et écrits académiques

Ce mémoire présente une nouvelle méthode séparant les modes mixtes de rupture dans les matériaux viscoélastiques orthotropes soumis au fluage. La formulation analytique proposée est basée sur l'intégrale invariante M. Dans une première phase, une modélisation numérique de l'outil est proposée et comparée avec une formulation analytique issue de la densité d'énergie libre d'Helmholtz. L'indépendance du domaine d'intégration est justifiée, et simultanément, les différentes évolutions du taux de restitution d'énergie G sont présentées en fonction du temps. Une seconde phase propose une extension de l'intégrale M à la propagation de fissure. Le formalisme analytique repose sur les théorèmes de conservation énergétiques et une conjonction des champs réels et virtuels. Grâce à une formulation incrémentale du comportement viscoélastique, l'algorithme de propagation proposé est résolu grâce au code de calcul aux éléments finis CASTEM. Ainsi, l'indépendance du domaine est justifiée, et G est présenté en fonction du temps, de la vitesse de propagation et de la longueur de fissure, justifiant ainsi, la capacité du model à séparer les modes. Enfin, l'éprouvette 2MCG (Mixed Mode Crack Growth), traduisant les effets temporels dus au fluage, est proposée. Sa conception résulte d'une part, compromis entre les éprouvettes DCB (Double Cantilever Beam) et CTS (Compact Tension Shear), et d'autre part de l'observation d'une plage de stabilité de G instantané calculé via l'intégrale M. Grâce à une presse et à l'analyse d'images, les essais instantanés sont effectués afin d'obtenir la longueur de fissure, les forces F et G critiques. Enfin, une propagation viscoélastique intégrant les phases d'amorçage, les temps critiques et la longueur de la zone d'élaboration mixte est envisagée.