Modélisation multi-physique de la propagation d'une fissure courte dans des matériaux ductiles

par Luis Eon

Projet de thèse en Mécanique des matériaux

Sous la direction de Benoît Appolaire et de Benoît Devincre.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec ONERA - MAS - Matériaux et structures (laboratoire) et de École normale supérieure Paris-Saclay (Cachan, Val-de-Marne) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    La rupture par fatigue des matériaux cristallins ductiles résulte de la propagation d'une fissure sous chargements cycliques. La modélisation de ce phénomène est important pour comprendre la durée de vie d'un matériau de structure en condition de sollicitations réelles. Dans ce projet de thèse, les premiers stades de propagation d'une fissure courte dans un matériau ductile déformé en sollicitations cycliques sont étudiés pour la première fois en 3D. Ce problème multi-échelle et multi-physique sera abordé à des échelles spatiale (micron) et temporelle (ms) suffisament grandes pour permettre une comparaison directe avec l'expérience. L'interaction d'une fissure mobile avec une large zone plastique sera étudiée à l'aide d'une approche appelée MDC (Modèle Discret-Continu). Il s'agira donc de la mettre en œuvre pour établir un couplage fort entre une modèle de dynamique des dislocations, chargée de la description de la déformation plastique, et un modèle de champ de phase, en charge de la propagation de la fissure. Ce couplage reposera pour une grande part sur un solveur élastique FFT massivement parallèle développé lors de la thèse. Un tel couplage entre dynamique des dislocations et champs de phase n'a encore jamais été réalisé. Ce couplage constituera une avancée majeure pour l'analyse des mécanismes élémentaires contrôlant les premiers stades de la rupture des matériaux ductiles.

  • Titre traduit

    Multi-physical modeling of the propagation of a short crack in ductile materials


  • Résumé

    Fatigue failure of ductile crystalline materials results from the propagation of a crack under cyclic loading. Modelling this phenomenon is important to understand the lifetime of a structural material under real stress conditions. In this PhD project, the first stages of propagation of a short crack in a ductile material deformed in cyclic stresses are studied for the first time in 3D. This multi-scale and multi-physical problem will be addressed at spatial (micron) and temporal (ms) scales large enough to allow direct comparison with the experiment. The interaction of a mobile crack with a large plastic area will be studied using an approach called MDC (Discrete-Continuous Model). It will therefore have to be implemented to establish a strong coupling between a dislocation dynamics model, responsible for describing the plastic deformation, and a phase field model, responsible for crack propagation. This coupling will be largely based on a massively parallel FFT elastic solver developed during the PhD period. Such a coupling between dislocation dynamics and phase fields has never been achieved before. This coupling will be a major step forward in the analysis of the elementary mechanisms controlling early stages of failure of ductile materials.