| taille du texte : S-M-L |
| impression | intranet

Contributions à la modélisation micromécanique de l'endommagement et de la fatigue des métaux ductiles

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 04-12-2006
auteur(s) Monchiet Vincent
jury D. Kondo;E. Charkaluk;A. Constantinescu;L. Dormieux;S. Andrieux;J.B. Leblond;F. Morel;P. Suquet
école Université de Lille 1
  
résumé Cette étude comporte deux parties principales respectivement dédiées à la fatigue polycyclique (à grand nombre de cycles) et à la rupture ductile des métaux. Dans la première partie de la thèse, traitant de la fatigue polycyclique, on se place dans le cadre de l'approche multiéchelle de Dang Van, essentiellement basée sur des mécanismes de plasticité à l’échelle des grains. Cette approche est étendue en y incorporant les micromécanismes d'endommagement par croissance de microvides. Le modèle micromécanique proposé repose sur un couplage plasticité-endommagement à l'échelle des grains, la prise en compte de l’endommagement étant effectuée en adaptant à la plasticité cristalline l'approche par analyse limite de Gurson. Le critère de fatigue issu du raisonnement micromécanique combine à l'échelle microscopique une condition d'adaptation et une condition de porosité critique. Sa traduction à l'échelle macroscopique est réalisée via une transition micro-macro de type Kröner-Eshelby. Pour illustrer la pertinence de ce critère, nous présenterons une confrontation de ses prédictions à des données expérimentales issues de la littérature. En particulier, pour des chargements affines macroscopiques, il est démontré que le critère rend adéquatement compte des effets d'une contrainte moyenne et de l'influence de la pression hydrostatique. Malgré ces bonnes performances, il convient de souligner que le critère de fatigue proposé ne permet pas de prendre en compte l’anisotropie induite par les processus de micro-endommagement. Ce constat a conduit, dans la seconde partie de l’étude, à de nouveaux développements concernant l'endommagement ductile des métaux. Un premier développement a consisté à étendre les critères macroscopiques de plasticité des milieux poreux, par la prise en compte simultanée de l’anisotropie plastique des métaux et de la forme des cavités. Les résultats obtenus sont validés en les comparant, soit aux résultats connus dans des cas particuliers, soit à des solutions numériques élaborées lors de l’étude. Un autre volet important de cette seconde partie de la thèse a porté sur la proposition de nouvelles améliorations des critères macroscopiques de plasticité des milieux poreux en considérant, dans l’approche classique par analyse limite, des champs de vitesse plus riches que ceux utilisés jusqu’à présent. Ces champs d'essai sont inspirés de la solution du problème d'inclusion inhomogène d'Eshelby. On démontre d’abord que le critère résultant de la considération de ces champs améliore notablement celui de Gurson; plus exactement, la surface de charge obtenue coïncide remarquablement avec la borne non linéaire d'Hashin-Shtrikman à faibles taux de triaxialité, et avec le critère de Gurson à forts taux de triaxialité. Ces résultats tout à fait nouveaux sont confirmés dans le cas plus général d'une cavité sphéroïdale, ce qui prolonge les résultats existants, améliorés ici de manière significative dans le cas des fissures en forme de monnaie.
Exporter la citation au format CSV (pour Excel) ou BiBTeX (pour LaTeX).