Numerical modeling of the hyperelastic-damage behaviour : application to rubber-like forming

• Auteur / Autrice : Rémi Figueredo
• Direction : Abel Cherouat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes mécaniques et matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calcul adaptatif

Élastomères

Compressibilité

Élasticité non linéaire

Éléments finis, Méthode des

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Résumé

Les milieux caoutchouteux présentent un comportement mécanique du type hyperélastique ou visco-hyperélastique. Leur grande déformabilité génère souvent des micros défauts qui naissent et se développent dans la pièce conduisant à la création de fissures macroscopiques pouvant être soit immédiatement visible provoquant la perte de la pièce, soit volumiques invisibles mettant ainsi en danger son utilisation. Cette thèse contribue au développement de modèle de comportement pour la simulation de la mise en forme des structures caoutchoutiques. La formulation mathématique est basée sur la décomposition multiplicative du gradient de déformation en une partie élastique quasi-incompressible et une partie anélastique irréversible et compressible induite par une variable scalaire d’endommagement isotrope. L’approche proposée est généralisée au comportement isotrope des élastomères, ceci en utilisant une densité classique d’énergie en terme d’élongation principale (forme d’Ogden). L’intégration locale des équations non-linéaires est résolue grâce à la méthode itérative de Newton, et peut être réduite à la résolution d’une seule équation après quelques arrangements numériques. Le modèle est intégré dans le code ABAQUS via les routines utilisateurs. Quelques exemples numériques sont présentés pour discuter la capacité du modèle couplé, à prédire l’évolution de l’endommagement isotrope et la variation de volume dans les élastomères chargés pendant le processus de mise en forme avec ou sans remaillage adaptatif

The rubbery environments present the same mechanical behaviour as hyperelastic or viscohyperelastic solids. The finite deformation of these materials often generate microscopic and voluminal defects leading to the creation of micro-cracks inside the structure. This study deals with the constitutive modelling of the mechanical response of filled-elastomer materials. In the framework of Continuum Damage Mechanics, the formulation is based on the decomposition of the gradient of de-formation into a nearly-incompressible elastic part and an irreversible and compressible dam-age part induced by an isotropic variable. The proposed approach is generalized to iso-tropic behaviour of elastomer using classical energy densities as the Ogden form. The local integration is outlined thanks to the Newton iterative scheme applied to a reduced system of one equation after some numerical assumptions. The proposed model is integrated in ABAQUS code via user’s subroutine. Some numerical examples are presented to discuss the capability of the coupled non linear hyperelastic model to predict isotropic ductile damage initiation and growth during forming processes of filled-elastomer using or not remeshing procedure