Comportement et endommagement de composites renforcés à matrice métallique : prévisions numériques à l'échelle micro- et macroscopique

par Andreas Gross-Weege

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Dieter Weichert.

Soutenue en 1996

à Lille 1 .


  • Résumé

    Durant les dernières années, l'intérêt des industriels pour les matériaux avancés possédant des caractéristiques mieux adaptées à leur utilisation a intensifié considérablement la recherche en micromécanique. L'objectif est d'acquérir une meilleure compréhension de la liaison entre la microstructure et les caractéristiques mécaniques macroscopiques. Les paramètres d'influence de cette relation sont d'une part la topologie de la microstructure et d'autre part le comportement de chaque composant individuel (déformation plastique, endommagement, etc. ). Le développement d'un modèle numérique, basé sur les observations expérimentales d'un acier d'outil bi-phasique, a permis d'étudier le comportement et l'endommagement de composites renforcés à matrice métallique. Différents critères d'endommagement locaux combinés à des méthodes de simulations avancées ont été proposés. Ceci afin de simuler la défaillance locale des phases dures (hp) par fissuration ou décohésion et afin de prévoir l'initiation de l'endommagement ductile de la matrice métallique (mm). Pour une analyse précise du comportement de la matrice à hautes déformations plastiques, la théorie géométriquement linéaire élasto-plastique a été étendue aux grandes déformations.

  • Titre traduit

    = Deformation and damage behaviour of particle reinforced metal matrix composites : numerical predictions on the micro- and macroscale


  • Résumé

    Les simulations à l'échelle microscopique montrent une forte influence des paramètres géométriques tels que la quantité, la forme et la distribution des phases dures sur le champs local de contraintes et de déformations. L'apparition initiale d'endommagement est contrôlée par la forme, la distance et l'orientation des phases dures voisines de la direction principale de charge. La perte soudaine de capacité de charge par microfissuration affecte la redistribution des contraintes et favorise la défaillance des phases dures voisines. Dans le cas ou celles-ci ne sont pas distribuées régulièrement sur la microstructure mais concentrées en dehors des colonies, le degré de la continuité de ces colonies devient un paramètre important : la largeur des bandes de la matrice dans le cas d'arrangements groupes (clusters) agit comme un obstacle à l'unification des microfissures des clusters adjacents. En outre, différentes méthodes de transition entre l'échelle micro- et macroscopique ont été développées. Des méthodes d'homogénéisation sont appliquées afin de prevoir le comportement global à partir des propriétés équivalentes du composite.


  • Résumé

    Une nouvelle approche est proposée qui consiste à dériver un paramètre d'endommagement équivalent par des simulations incrémentales de microfissuration progressive. Celle-ci permet de mettre en valeur l'influence des caractéristiques microstructurales sur la réponse globale d'endommagement. Finalement, une section microscopique à la pointe d'une fissure de fatigue d'une éprouvette sollicitée en flexion trois points est modélisée. Les conditions aux limites réelles sont reproduites en combinant le modèle macro et microscopique. La rupture progressive des phases dures est visualisée au fur et à mesure du chargement macroscopique.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (pagination multiple [ca 181] p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-1996-498
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.