Caractérisation et simulation numérique du comportement mécanique des mousses de nickel : morphologie tridimensionnelle, réponse élastoplastique et rupture

par Thierry, Jean-Paul Dillard

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Samuel Forest et de Yves Bienvenu.

Soutenue en 2004

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    Des essais mécaniques in-situ sous MEB ou en tomographie aux rayons X ont été réalisés pour étudier les mécanismes locaux de déformation et de rupture. Une description détaillée de la morphologie 3D des mousses est obtenue. L'anisotropie mécanique observée est reliée à la géométrie des cellules. Un modèle analytique uniaxial, fondé sur la flexion élastoplastique des brins, est développé pour prédire le comportement en traction des mousses en fonction de leur densité relative et de leur anisotropie. Le modèle est ensuite étendu au comportement des mousses biphasées et appliqué aux mousses oxydées. L'influence des brins creux est aussi étudiée. Puis, la mousse est assimilée à un milieu homogène équivalent. Le modèle continu est validé au moyen des champs de déformation issus d'essais photomécaniques. Le modèle classique, inapte à prévoir l'effet d'échelle observé dans une plaque de mousse trouée, est étendu vers la mécanique des milieux micromorphes. Le modèle micromorphe permet de plus de donner une bonne estimation de la largeur de la zone fissurée et de la ductilité des mousses en présence de fissures.

  • Titre traduit

    Mechanical behaviour of nickel foams : three-dimensional morphology, non-linear models and fracture


  • Résumé

    Deformation behaviour and failure of nickel foams are studied during loading by using X-ray microtomography. A detailed description of the 3D morphology is presented. Dimensions and orientation of each cell are determined. The geometrical aspect ratio is linked to the mechanical anisotropy of the foam. In tension, a uniaxial analytical model, based on elastoplastic strut bending, is developed. The whole stress-strain curve of the foam is predicted according to its specific weight and its anisotropy. The model is also extended to two-phase foams and the influence of the hollow struts is analysed. The two-phase foams model is finally applied to oxidized nickel foams and compared with experimental data. A phenomenological compressible continuum plasticity model is also proposed and identified in tension. The identification of the model is carried out using experimental strain maps obtained by a photomechanical technique. The multiaxial model is extended to a micromorphic one to incorporate non local features accounting for the size effects observed for small holes. The prediction of the model is evaluated in the case of subsequent fracture of the specimen through crack propagation.

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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2004 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

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Informations

  • Détails : 1 vol. (302 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 111 réf.

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