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Contribution à la modélisation de l'anisotropie du comportement non linéaire des matériaux

type de publication      thèse HDR
date de publication 02-12-2004
auteur(s) Cazacu Oana
jury Bacroix B.;Darve F.;Desoyer T.;Barlat F.;Degallaix S.;Ionescu I.;Kondo D.;Molinari A.;Shao J.-F.
  
résumé Les comportements mécaniques non linéaires (plasticité, endommagement, rupture) de nombreux matériaux sous sollicitations normales ou sévères mettent en jeu des évolutions de microstructure (texture) qui engendrent généralement à l'échelle macroscopique une réponse complexe dont un des traits caractéristiques est une forte anisotropie. La description d'une telle anisotropie présente encore de nombreuses difficultés qui sont abordées de manière diverse dans la littérature. Dans le cadre des recherches menées dans ce travail, on propose une démarche générale et systématique qui s'appuie à la fois sur les outils de la théorie de représentation des fonctions tensorielles et sur une approche physique permettant d'intégrer les informations microstructurales dans les modélisations proposées. Deux volets de ces travaux sont présentés. Le premier concerne l'anisotropie plastique d'alliages métalliques dont les mécanismes de déformation sont indépendants de la pression hydrostatique. On propose une méthodologie générale de formulation de critères d'écoulement anisotrope. Celle-ci consiste en des généralisations du second invariant (J2 ) et du troisième invariant (J3) du tenseur des contraintes de Cauchy. La pertinence de l'approche proposée est clairement démontrée par le fait qu'elle permet de réaliser, de façon systématique, une extension anisotrope de tout critère isotrope. De nombreuses applications concernant des aluminium, puis des matériaux ayant une structure hexagonale compacte sont présentées. Dans le cas des matériaux hexagonaux, le critère reproduit rigoureusement l'asymétrie des surfaces de charge, ce qui confirme sa robustesse. La modélisation des anisotropies de comportement non linéaire des matériaux non métalliques fait l'objet du second volet. On présente notamment des résultats portant sur l'interaction entre l'anisotropie structurale et l'anisotropie induite par les processus d'endommagement dans les composites. Les capacités prédictives de la modélisation proposée sont démontrées par confrontation aux données expérimentales sur un composite C-C-Sic 2D. Le cas des sollicitations hors axes est discuté.
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