Mesures par voie optique de champs cinématiques pour l'étude du comportement de plaques élastiques fissurées et chargées en mode I : formulation des déplacements 2D par confrontation numérique-expérience en statique, analyse des effets 3D en dynamique

par Stéphen Hedan

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

Sous la direction de Mario Cottron et de Valéry Valle.

Soutenue en 2008

à Poitiers .

mots clés

• Rupture, Mécanique de la
• Optique
• Statique
• Dynamique

Résumé

Ce mémoire porte sur l'étude des champs de déplacements expérimentaux dans les plaques élastiques fissurées, chargées en mode I. L'extraction des déplacements expérimentaux est réalisée à partir d'une méthode d'extraction de phase à une seule image. La première partie de ce mémoire, concerne l'étude des champs de déplacements entourant la pointe de fissure pour des fissures stationnaires. La méthode des grilles est utilisée pour déterminer les champs de déplacements dans le plan sur la surface libre. Parallèlement aux essais expérimentaux, une modélisation par éléments finis est réalisée pour valider les conditions aux limites numériques et les formulations empiriques proposées. Ces formulations caractérisent les déplacements dans le plan et les gradients de déplacements nécessaires au calcul de l'intégrale J. La seconde partie de ce mémoire porte sur l'étude des effets 3D et transitoires par confrontation de la formulation théorique et des résultats expérimentaux des déplacements hors-plan. L'accès aux déplacements hors-plan absolus par interférométrie de Michelson n'est pas direct, l'utilisation d'un photomultiplicateur et la soustraction d'un relief initial est nécessaire. La zone de décrochement évoluant avec la vitesse de propagation (V) nous incite à développer une formulation empirique du déplacement minimisée par rapport aux données expérimentales.

Titre traduit

Optical measurements of kinematic fields for the behaviour study of elastic plates loaded in mode I, formulation of two-dimensional displacements by confrontation numerical/experimental in static, analysis of the 3D effects in dynamics

Résumé

This work concerns the study of the experimental displacement fields in the elastic cracked plates, loaded in mode I. The experimental displacement extraction is realised from a method of extraction from in the single picture. The first part of this memory, concerns the study of the displacements fields in the vicinity of the crack tip for stationary cracks. The grids method is used to determine the in-plan displacement fields on the free surface. At the same time as experimental tries, a finite element model is making to validate numerical conditions in the borders and displacement empirical formulations. These formulations characterize in plan displacements and gradients displacements necessary for the J-integral calculation. The second part of this memory concerns the study of the 3D and transient effects by confrontation of the theoretical formulation and the experimental data of the out-of-plane displacement for a propagating crack. The determination of the absolute out-of-plane displacements by Michelson interferometer is not directly, the purpose of a photomultiplier and the subtraction of an initial relief is necessary. The detachment zone according to the crack propagation velocity (V) us incites to develop an empirical formulation of out-of-plane displacements with minimised from the experimental results.