Apport des méthodes volumiques dans la confrontation théorie-expérience : application à la rupture fragile et aux contacts conformes

par Yoann Barranger

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

Soutenue en 2010

à Poitiers .


  • Résumé

    Les mesures photomécaniques permettent à l'expérimentateur d'accéder sans contact à diverses informations mécaniques lors de la sollicitation d'un matériau. Les progrès réalisés dans ce domaine permettent de nos jours de dépasser le cadre des mesures surfaciques pour accéder, de manière quantitative, à des mesures au sein de la matière. Ce mémoire porte sur l'intérêt de ces méthodes expérimentales volumiques dans la confrontation avec des modèles analytiques et numériques. Cette démarche de confrontation est appliquée à deux problèmes mécaniques distincts : un cas académique de fissuration et un cas industriel de contact. Le but pour chacun d'entre eux est d'affirmer ou infirmer les hypothèses relatives à l'établissement de ces modèles. Le problème de fissuration porte sur une éprouvette élastique fissurée épaisse de type SEN, sollicitée en mode I. La méthode de Corrélation d'Images Volumiques est associée à la microtomographie par rayons X pour déterminer les champs expérimentaux de déplacements. Ces derniers sont par la suite comparés à ceux obtenus numériquement (par une modélisation éléments finis) et analytiquement (par la théorie de la mécanique de la rupture). Le problème de contact porte sur un système industriel de vis à billes utilisée en aéronautique. Le but de cette étude, réalisée en collaboration avec l'Ecole des Mines d'Albi et l'IUT de Figeac, est de valider les modélisations numériques relatives à chacune des étapes de simplification du système. Les franges photoélastiques obtenues par photoélasticimétrie 2D, puis photoélasticimétrie 3D par découpage optique, sont utilisées à travers cette étude pour faire évoluer et valider les modèles numériques établis.

  • Titre traduit

    Contribution of volume measurement techniques in the confrontation theory/experience: application to brittle rupture and conforming contacts


  • Résumé

    Measurements with photomecanic techniques allow the experimenter to reach, without contact, mechanical data for a material. The progress achieved in this field allows nowadays to outdo surface measurements to perform quantitative measurements within the material. This work concerns the interest of using these volume experimental methods in a confrontation with analytical and numerical models. This confrontation is applied to two different mechanical problems: an academic case of rupture and an industrial case of contact. The purpose for these two problems is to validate or to counter the hypotheses relative to the establishment of these models. The problem of rupture concerns a thick cracked elastic SEN specimen, loaded in mode I. The Digital Volume Correlation is associated with X-ray micro-computed tomography to determine the experimental displacement fields. These are compared to those obtained numerically (by finite element method) and analytically (by the theory of rupture). The problem of contact concerns an industrial ball screw system used in aeronautics. The purpose of this study, realized in association with the “Ecole des Mines d’Albi” and the “IUT de Figeac”, is to validate the numerical models relative to each of the stages of simplification of the system. Photoelastic fringes obtained by 2D photoelasticity, then by optical slicing 3D photoelasticity, are used through this study to develop and validate the numerical models.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (251 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 152 réf.

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