Prévision objective de la rupture ductile en grandes déformations sous sollicitation dynamique : Modèle d’épuisement plastique à taux limités

par Germain Court

Thèse de doctorat en Mécanique. Génie mécanique. Génie civil

Sous la direction de Olivier Allix.

Soutenue en 2006

à Cachan, Ecole normale supérieure .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est de proposer une modélisation du comportement des matériaux ductiles permettant de mener des simulations robustes, c'est à dire sans dépendance au maillage, jusqu'à rupture. L'approche proposée dans ce travail repose sur la notion de variable à taux limité (limiteur temporel de localisation) : la rupture est vue comme un phénomène fortement dynamique et les modèles à taux limités visent à contrôler cette dynamique. Un modèle "d'épuisement plastique à taux limité" est ainsi proposé, permettant de modéliser en grandes déformations (phénomène de striction) l'initiation et la propagation de fissures dans des structures métalliques sollicitées en dynamique. Le modèle présente l'avantage d'être facilement utilisable dans le cadre d'une formulation EF classique, car il reste local. L'inconvénient principal de l'approche proposée est de nécessiter des calculs en dynamiques, tout au moins pour la phase de rupture. Des simulations menées avec le code ABAQUS/Explicit en contraintes planes avec le modèle" d'épuisement plastique à taux limité", permettent de confirmer les résultats théoriques obtenus par le modèle proposé et en particulier l'indépendance des résultats au maillage (taille et orientation). Ces simulations permettent d'identifier un jeux de paramètres matériaux à l'aide de comparaisons avec des essais dynamiques sur éprouvettes trouées, filmés à l'aide d'une caméra rapide et analysés par corrélation d'image. La validation des capacités prédictives du modèle est alors illustrée par confrontation entre des simulations numériques et des résultats expérimentaux obtenus sur éprouvettes lisses.

  • Titre traduit

    Consistent prediction of ductile failure under dynamic loads : bounded rates plastic exhaustion model


  • Résumé

    The aim of this thesis is to propose a robust modelling for ductile materials allowing the performance of numerical simulations up to failure without mesh dependency. The approach relies on model with bounded rate variable (time localization limiter) : failure is considered as a high dynamic phenomenon and models with bounded rate aim at controlling this dynamic effect. A model dedicated to ductile failure is proposed and allows simulating accurately with finite strain approach (necking) both crack initiation and crack propagation of metallic structures dynamically solicited. The main advantage of the model is that it is local and also leads to standard F. E. Code development. The main drawback is that a dynamic resolution is required, at least for the failure process. Simulations in plane stress performed with ABAQUS/Explicit and with the enhanced model confirm the theoretical conclusions and the capabilities of the model to provide results without mesh dependency (mesh size and mesh orientation specifically). It is possible to identify a set of parameters thanks to comparisons between those simulations and test results of test coupon with hole, subjected to a dynamic loading, filmed with a high speed camera and analyzed by digital image correlation. The capacity of the model to provide predictive simulations up to failure is then illustrated with comparison between numerical and test results of test coupons without hole.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (VI-167 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 159-167

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