Effet d'échelle dans la rupture d'un matériau hétérogène : le bois

par Stéphane Morel

Thèse de doctorat en Sciences du bois

Sous la direction de Gérard Valentin.

Soutenue en 1998

à Bordeaux 1 .

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  • Résumé

    Ce travail traite de la rupture dans les milieux quasi-fragiles et se propose de decrire un des phenomenes principaux qu'est l'effet d'echelle (effet de taille). Des experiences de rupture en mode i menees sur des specimens en bois (pin maritime et epicea), homothetiques et de differentes dimensions, nous permettent d'etudier l'effet d'echelle sur les caracteristiques de rupture du bois. A partir d'experiences de fractographie quantitative, nous montrons que le developpement de la rugosite des surfaces de rupture peut etre modelise sur la base d'une loi d'echelles initialement utilisee en physique statistique pour l'etude des phenomenes de croissance rugueuse. Cette loi d'echelles implique l'existence de deux exposants de rugosite differents et independants : l'exposant de rugosite locale (valeur universelle) et l'exposant de rugosite dite globale fonction du materiau. Les surfaces de rupture creees a partir d'une entaille initiale montrent une zone de developpement de la rugosite suivie d'une zone stationnaire ou l'amplitude maximale de la rugosite apparait dependante de la taille des specimens. Nous proposons une reecriture du critere de griffith prenant en compte les modifications engendrees par une surface de rupture rugueuse mais egalement celles liees au developpement de la rugosite. La surface de rupture reelle creee lors d'un increment de longueur de fissure permet d'estimer l'energie de surface. Nous montrons qu'au cours de la propagation de fissure, sur la zone ou se developpe la rugosite, la tenacite de rupture est fonction de la longueur de fissure, puis lorsque la rugosite sature, la tenacite reste constante. Ce comportement se traduit donc par une courbe-r et nous mettons de plus en evidence un effet d'echelle sur cette courbe-r. Les predictions de notre modele montrent une bonne correlation avec les resultats experimentaux tels que la non-linearite des courbes force-deplacement et l'effet d'echelle constate sur la tenacite critique de rupture.

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Informations

  • Détails : 100 p

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  • Bibliothèque : Université de Bordeaux. Direction de la Documentation. Bibliothèque Sciences et Techniques.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : FTA 1989
  • Bibliothèque : Université de Bordeaux. Direction de la Documentation. Bibliothèque Sciences et Techniques.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : FTRA 1989
  • Bibliothèque : Université de Bordeaux. Direction de la Documentation. Bibliothèque Sciences et Techniques.
  • Disponible pour le PEB
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