Etude du comportement à la rupture d'un matériau fragile précontraint : le verre trempé

par Hélène Carre

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jacky Mazars.

Soutenue en 1996

à l'ENPC .


  • Résumé

    L'objectif de ce travail est l'étude du comportement a la rupture d'un matériau fragile précontraint : le verre trempe. Pour la prédiction de la résistance du verre trempe, la connaissance de l'état de précontrainte tridimensionnel est indispensable. Dans le cas de l'utilisation du verre pour les structures du bâtiment (ce qui constitue la première application de ce travail), les éléments sont charges dans leur plan ; le niveau de précontrainte sur la tranche doit être détermine. La simulation du traitement de trempe (chauffage et refroidissement brutal) par le code aux éléments finis marc permet de calculer les contraintes transitoires et résiduelles. Le verre a un comportement viscoélastique variable avec la température. Le verre est un matériau fragile. Sa résistance dépend directement de son état de surface, des défauts présents dans l'élément. Une analyse statistique permet de relier la probabilité de rupture au niveau de la contrainte appliquée, de prendre en compte l'effet de volume et l'effet de la distribution des contraintes. Des essais de flexion 4 points sur de petits éléments en verre recuit servent à déterminer les caractéristiques de la loi statistique utilisée (loi de weibull). L'effet de la vitesse de chargement sur la résistance est mis en évidence et pris en compte dans la modélisation. Il est du a la fissuration sous-critique des défauts préexistants pendant le chargement en raison de la réaction chimique entre le verre et la vapeur d'eau pressente dans l'environnement. Des essais de flexion 4 points sur de grandes poutres en verre recuit permettent de valider la loi statistique pour prédire l'effet de volume dans le verre recuit. Grâce aux résultats des simulations de la trempe et à la connaissance des caractéristiques statistiques de rupture du verre recuit, la prédiction de la résistance de grands éléments en verre trempe est possible. Cette prédiction est validée par des essais de flexion 4 points sur de grandes poutres en verre trempe. Des essais similaires de longue durée sont programmes pour étudier l'évolution de la résistance du verre recuit et trempe dans le temps.


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  • Détails : 100 p.
  • Annexes : 88 ref.

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