Spiraling Cracks in Thin Sheets

par Victor Romero

Thèse de doctorat en Sciences mécaniques, acoustiques et électroniques

Sous la direction de Benoît Roman et de Enrique Cerda.

Soutenue en 2010

à Paris 6 en cotutelle avec l'Universidad de Santiago de Chile .

mots clés

• Plaques et coques élastiques
• Rupture, Mécanique de la -- Modèles mathématiques
• Anisotropie

Titre traduit

Fissures spirale en feuilles minces

Résumé

Cette thèse étudie la rupture de plaques élastiques fragiles dans deux configurations qui conduisent à une propagation en spirale : soit à la suite d’étirement provoqué par le contact avec un indenteur qui pousse toujours sur la même lèvre de la fissure, soit en tirant une languette perpendiculairement au plan de la plaque. Dans le premier cas, on étudie expérimentalement la réponse élastique du système, et on prédit les conditions pour la propagation, ainsi que la direction, à partir du critère du maximum du taux de restitution de l’énergie. En suivant ces résultats, une propagation en spirale logarithmique est alors prédite, ce qui est confirmé par les expériences. Malgré un chargement mécanique différent, la deuxième expérience se ramène à un problème très similaire, avec cependant un taux de croissance de la spirale logarithmique plus faible. Ce processus de rupture à croissance exponentielle a fait l’objet d’un dépôt de brevet pour l’ouverture facile d’emballage. Dans les deux expériences, on observe cependant que la forme des spirales est perturbée de façon similaire par l’anisotropie des propriétés du matériau. Une extension du modèle est proposée pour tenir compte de ces effets.

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