Approche variationnelle des lois de Griffith et de Paris via des modèles non-locaux d'endommagement : étude théorique et mise en oeuvre numérique

Variational approach of griffith and Paris laws via non-local damage models : theoretical study and numerical study and numerical implementation

• Auteur / Autrice : Hanen Amor
• Direction : Jean-Jacques Marigo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique numérique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 13

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Fatigue

Rupture, Mécanique de la

Résumé

L'objet de cette thèse est l'étude théorique et la mise en oeuvre numérique de l'approche variationnelle des lois de Griffth (rupture fragile) et de Paris (fatigue) pour la propagation de fissures. Cette approche est basée sur un principe de moindre énergie. L'énergie totale d'une structure est la somme de l'énergie élastique et d'un potentiel de dissipation. En rupture fragile avec une énergie de surface de type Griffth, ce potentiel est proportionnel à la surface de l'ensemble des fissures. La propagation de fissures par fatigue dans le cas d'une lois de type Paris est obtenue en utilisant comme potentiel de dissipation une fonction puissance de la surface de fissuration. La régularisation de ces énergies en vue d'une implémentation numérique amène à des modèles d'endommagement non-locaux (i. E. Ceux dont l'énergie contient des termes avec gradient d'endommagement). Dans un premier temps, à travers l'exemple unidimensionnel de la barre en traction, une étude comparative est faite sur différentes familles de modèles d'endommagement. Nous avons mis en évidence que ces modèles d'endommagement se comportent différemment en termes de minima-locaux. Il s'avère que la relation contrainte-déformation ne suffi t pas à définir une loi de comportement mais qu'une autre relation reliant la stabilité des solutions homogènes à la taille du domaine s'avère tout aussi essentielle. Nous avons ensuite éliminé la symétrie de comportement en traction-compression pour prendre en compte la non interpénétration des lèvres des fissures. Ce résultat est obtenu en ne faisant porter l'endommagement que sur la partie en traction et en cisaillement de l'énergie de déformation. Enfn, nous avons présenté la formulation variationnelle de la fatigue de type Paris que nous avons implémenté numériquement en utilisant des modèles d'endommagement non-locaux. Des résultats numériques sont présentés et discutés aussi bien dans le cadre de la rupture fragile que dans celui de la rupture par fatigue;