Prise en compte de l'évolution de l'endommagement anisotrope dans une modélisation par transition d'échelle pour des composites particulaires fortement chargés

par Sophie Dartois

Thèse de doctorat en Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces

Sous la direction de André Dragon, Damien Halm et de Carole Nadot-Martin.

Soutenue en 2008

à Poitiers .


  • Résumé

    Ces travaux concernent la modélisation d’une classe de composites particulaires fortement chargés s’endommageant par décohésion aux interfaces grains/matrice. Pour ce faire, une technique de transition d’échelle qualifiée d’"approche morphologique" (AM) a été choisie. Elle a été formulée par Nadot et al. (2006) pour un état d’endommagement donné, par extension des travaux de Christoffersen (1983). Un ensemble d’outils nécessaires à la description de l’évolution de l’endommagement (critères de nucléation, de fermeture et de réouverture de défauts) est ici formulé. Une première évaluation de l’AM ainsi complétée est ensuite proposée pour des constituants élastiques linéaires isotropes. Elle est réalisée à l’aide d’une procédure de résolution numérique discrète permettant de rendre compte de la chronologie de l’ensemble des nucléations, fermetures et réouvertures des défauts. Un algorithme de prédiction-correction permet en particulier d’adapter automatiquement le pilotage du chargement au séquençage des nucléations assurant ainsi une bonne prise en compte de leurs effets sur l’estimation des champs locaux et de la réponse homogénéisée. Sur quelques trajets de chargement significatifs, on montre les capacités de l’AM à décrire qualitativement la forme prise par l’endommagement (position, orientation,morphologie des défauts),, ainsi que ses effets aux deux échelles (effets unilatéraux, couplages entre anisotropies initiale et induite, quantification des différentes contributions formant les déformations locales. . . ). Enfin, les bases de futures extensions, comme la prise en compte du caractère viscoélastique de la matrice ou encore la transposition au cadre plus réaliste des transformations finies, sont posées.

  • Titre traduit

    Modelling the evolution of anisotropic damage in a scale transition approach dedicated to highly-filled particulate composites


  • Résumé

    This work is devoted to the modelling of the behaviour of a class of highly-filled particulate composites in presence of damage by grain/matrix debonding. To this aim, a scale transition technique, called "morphological approach" (MA) has been chosen. It was formulated by Nadot et al. (2006) for a given damage state as an extension of the work initially proposed by Christoffersen (1983). Several tools dedicated to the description of damage evolution (defects nucleation, closure and re-opening criteria) are here formulated. The MA thus completed is then qualitatively evaluated for linear elastic isotropic constituents. The evaluation is performed via a discrete numerical solving procedure allowing to draw a chronological list of damaging events such as nucleations, closures and openings of defects in the material. More precisely, a prediction/correction algorithm enables to adapt automatically calculation steps to the sequencing of nucleations. Therefore, the influence of new nucleations is properly taken into account in the estimate of local and global responses. Several significant loading paths are chosen to prove that the MA allows to describe damage characteristics (access to position, orientation and morphology of microdefects, leading to the construction of 3-D representations of the damaged microstructure) as well as its influence on both scales (unilateral effects, couplings between primary and damage induced nisotropies, identification and estimations of local strains of the contributions which constitute them. . . ). Eventually, the basis for further extensions of the model such as the description of the viscoelastic behaviour of the matrix, or the transposition to a more realistic frame of finite transformations, are set. In particular it shown that the kinematic formulation of the criteria proposed is a great asset for the extensions considered.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([235] p.)
  • Annexes : Bibliogr. 84 réf.

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 08/POIT/2261
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