Fractures dans les materiaux heterogenes

par MARIA ZEI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Sergio Ciliberto.

Soutenue en 2001

à École normale supérieure (Lyon) .

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  • Résumé

    Dans ce travail de these on a etudie le probleme de la resistance a la rupture des materiaux heterogenes. Une serie d'experiences precedentes effectuees a l'ensl avait permis d'etudier les precurseurs d'une fracture. Cette etude avait demontre que la formation d'une fracture presente des proprietes similaires a celles d'un phenomene critique. Dans ces experiences a ete etudiee aussi la statistique des temps de rupture. Il a ete observe que les temps de rupture sont predits avec une tres bonne precision par un modele de nucleation de pomeau. Ces experiences montrent que le temps est un veritable parametre de controle qui determine le processus de fracturation du materiau. Le temps de rupture est evidement une fonction de la charge appliquee a l'echantillon. Cette these decrit une nouvelle serie d'experiences avec lesquelles on a cherche de repondre aux questions qui restaient ouvertes. En particulier nous avons analyse le role joue par le desordre et la geometrie du materiau sur la predictibilite du temps de vie. Les resultats de ces mesures, faites sur la fibre de verre et sur les agglomeres, ont ete compares avec ceux obtenus dans les epreuves faites dans le superalliages, qui montrent des grandes fluctuations des temps de rupture des echantillons. En plus la dependance du temps de rupture de ces superalliages en fonction de la charge appliquee ne semble pas etre en accord avec le modele de pomeau. La dispersion des temps de rupture pour une charge donnee est beaucoup plus grande de celle observee dans les experiences effectuees a l'ensl. La geometrie des nos echantillons a ete modifiee pour la rendre plus similaires a celle utilisee dans les echantillons de superalliages. Pour faire ceci on a construit une machine qui permet de casser des petites barrettes de fibre de verre a bords encastres et avec une charge imposee au centre. Dans cette geometrie la dispersion des temps devient tres grande et la statistique des temps de rupture devient poissonienne. Ces mesures semblent indiquer que la reproductibilite des temps de rupture est liee au nombre de defauts presents dans l'echantillon : plus l'echantillon est grand plus les temps deviennent reproductibles. En parallele a ces mesures on a effectue plusieurs simulations numeriques pour etudier les modeles les plus appropries qui permettent de comprendre les resultats experimentaux. On a fait une etude statistique du developpement des fractures en condition de deformation imposees ainsi qu'a force imposee et on a reproduit plusieurs aspects du processus de fracturation des materiaux heterogenes. Certains simulations precedentes suggeraient l'existence d'un comportement critique (divergence de l'energie emise pendant la formation de micro fissures) a force imposee. Au contraire dans cette these on montre que une simulation numerique tres precise du champ de deformation a deux dimensions avec une interaction a premiers voisins ne montre pas un comportement critique. Le modele etudie sera modifie en introduisant des interactions de longue porte et un modele a trois dimensions. Ces modifications pourraient introduire la raideur necessaire a produire un phenomene critique du type observe dans les experiences.

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Informations

  • Détails : 109 p.
  • Annexes : 54 ref.

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  • Bibliothèque : Bibliothèque Diderot Sciences (Lyon).
  • PEB soumis à condition
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