Une approche energetique des phenomenes de decohesion et de multifissuration dans les composites

• Auteur / Autrice : François Bilteryst
• Direction : Jean-Jacques Marigo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Le sujet de cette these s'inscrit dans la continuite d'une etude precedente de g. A. Francfort et j. -j. Marigo ou une nouvelle formulation de l'evolution quasistatique de la fissuration dans un materiau fragile est proposee. Ce modele consiste a determiner, pour un chargement donne, l'etat de fissuration minimisant l'energie totale du milieu, celle-ci incluant son energie elastique et son energie de surface. Une premiere partie de ce travail est consacree a detailler cette nouvelle formulation qui est apte a rendre compte des evolutions spatio-temporelles arbitraires des fissures, depuis leur initiation jusqu'a rupture complete du milieu. Le modele reussit alors precisement la ou echouait la formulation classique de la mecanique de la rupture, ce qui sera determinant pour l'etude des phenomenes complexes de fissuration dans les composites comme l'illustrent quelques premieres applications. Afin de modeliser la decohesion par ce principe de moindre energie, on s'interesse dans une seconde partie au probleme de l'essai d'arrachement. En considerant une poutre cylindrique armee caracterisee par rapport de son rayon sur sa longueur, le modele propose prevoit un amorcage brutal de la decohesion pour un chargement determine. Une etude energetique montre, en tenant compte des effets de bord a l'interface, que la longueur critique d'apparition est d'ordre. Dans une troisieme partie, on montre que les raisonnements et les methodes asymptotiques developpees precedemment peuvent rendre compte de la multifissuration instable observee experimentalement sur des eprouvettes composites en traction. De plus, l'etude beneficie ici de simulations numeriques recentes faites a partir de l'integration du modele propose, et qui semblent correler les observations experimentales.