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Effet de la triaxialité sur le comportement et la rupture du polyéthylène haute densité : approches expérimentales et numériques

type de publication      doctoral thesis
date de publication 09-07-2010
auteur(s) Elmeguenni Mohamed
jury Nait Abselaziz M.; Genguediab M.; Pardoen T.; Chaoui K.; Gloaguen J.M.; Zairi F.; Pluvinage G.; ait Hocine N.
école Université de Lille 1
  
résumé L’utilisation de canalisations en polyéthylène haute densité (PEHD) est assez répandue dans le transport des fluides. Pour ce type d’application, la connaissance précise du comportement mécanique du matériau utilisé et de sa tenue à long terme est de première importance. Lorsqu’il est soumis à une sollicitation mécanique, le PEHD s’endommage par création de microcavités. Dans un premier volet, une approche expérimentale basée sur des essais macroscopiques (traction sur éprouvettes axisymétriques entaillées avec mesure de la variation de volume, compression et cisaillement) et des observations microscopiques complémentaires (MEB et MO) ont permis de préciser la cause de l’endommagement et sa sensibilité à la triaxialité des contraintes. Dans un deuxième volet, afin d’explorer des gammes de triaxialités de contraintes plus importantes, des éprouvettes fissurées ont été également étudiées expérimentalement et ont permis de discuter de la pertinence des critères impliquant les concepts de la mécanique de la rupture ductile pour l’étude du PEHD. Pour étayer la discussion, deux approches énergétiques (intégrale J et EWF) de la mécanique de la rupture couplées à la technique de corrélation d’images digitale ont été examinées sur trois types d’éprouvettes (SENB, CT et DENT) sollicitées en flexion trois point ou en traction. Enfin, un troisième volet avait pour objet d’examiner la pertinence de modèles issus de la mécanique de l’endommagement ductile par croissance de vides pour prédire le comportement mécanique et l’endommagement du PEHD et ce, jusqu’à rupture. Une attention particulière a été portée aux effets de triaxialité des contraintes. Deux critères de coalescences ont été examinés selon deux approches complémentaires. Le premier, numérique, a permis de prédire la coalescence du matériau poreux par striction du ligament d’une cellule unitaire. Le deuxième basé sur le modèle GTN prédit la coalescence lorsque la porosité atteint une valeur critique. Ces approches se sont avérés pertinentes dans le cas du PEHD. En effet, la confrontation des résultats numériques avec les résultats expérimentaux a montrée une bonne corrélation tant sur la réponse globale des éprouvettes axisymétriques entaillées (courbes contrainte vraie - variation de volume plastique - déformation vraie) et des éprouvettes de rupture (charge - déplacement) que sur la réponse locale des éprouvettes de rupture en terme de champs cinématiques.
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