Etude expérimentale et numérique des propriétés d'élasticité de matériaux modèles hétérogènes

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Physique

Mots-clés libres

matériaux réfractaires, simulation numérique, élasticité, thermomécanique

Mots-clés

Propriétés thermomécaniques - Thèses et écrits académiques,

Matériaux réfractaires - Thèses et écrits académiques,

élasticité - Thèses et écrits académiques,

Analyse numérique - Thèses et écrits académiques,

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus) - Thèses et écrits académiques

Le comportement thermomécanique des matériaux réfractaires dépend fortement des valeurs de leur module d'Young. Cependant leur microstructure, toujours complexe, rend difficile la compréhension de l'influence de la température sur le module d'élasticité. Ce travail s'intéresse aux propriétés d'élasticité, en fonction de la température, de matériaux réfractaires réels, par l'étude de matériaux modèles biphasés (matrice de verre et inclusions d'alumine). Le différentiel de dilatation thermique non nul présent dans ces matériaux génère des décohésions aux interfaces matrice/inclusions. L'absence de modèle analytique capable de prédire la valeur du module d'Young apparent de ces matériaux, nous a conduits à utiliser une approche numérique basée sur la méthode des éléments finis. Des modèles numériques mono et multi-inclusionnaire(s) soumis à des sollicitations thermiques ont été étudiés. La variation de température (ascendante et/ou descendante) induit un endommagement à l'interface matrice/inclusion. Le module d'Young de ces échantillons est alors estimé en simulant un essai de compression et/ou de traction. En parallèle, des valeurs expérimentales du même paramètre sont obtenues par une technique ultrasonore permettant de suivre in situ l'évolution du module d'Young en fonction de la température. La confrontation des résultats numériques et expérimentaux pour des échantillons de mêmes teneurs en inclusions est généralement très satisfaisante et valide ainsi la démarche adoptée.