CONTRIBUTION A L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA TRAJECTOIRE ET DE LA CINETIQUE DE PROPAGATION DES FISSURES BRANCHEES EN MILIEU FRAGILE PDF Download

Author: KHEREDDINE.. GHALAYINI
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Author: Chiheb Chaker
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Pages : 141

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On étudie, dans des plaques d'un matériau cassant analogue aux roches tel que le pmma (polymethacrylate de méthyle) soumis a une compression uni axiale, la géométrie des branchements des fissures initiées au voisinage des extrémités d'un défaut ferme oblique par rapport a la direction du chargement en présence du frottement. pour l'étude du champ de contraintes autour du défaut, chaque éprouvette de pmma pre-entaillee, dont l'axe du défaut initial fait un angle avec la direction de la contrainte de compression uni axiale imposée, a été assimilée a une plaque infinie présentant une cavité de forme elliptique très allongée de grand axe égal a la longueur de l'entaille. on a calcule la répartition des contraintes dans l'éprouvette en utilisant le système de coordonnées curvilignes défini par deux familles d'ellipses et d'hyperboles homofocales et on a trace les iso valeurs et les isostatiques des contraintes en fonction de l'intensité du frottement en changeant la nature du matériau comblant le défaut initial. on a examine un lot de plaquettes fissurées, présentant différentes inclinaisons de défaut allant de 15 a 75, en déterminant la distance entre le front de l'entaille initiale et la racine du branchement, et l'angle de branchement défini communément par l'angle que fait la direction de l'entaille avec la tangente a la racine de la fissure branchée. notamment, on a observe la propagation de deux fissures branchées, symétriques par rapport au centre du défaut, qui rejoignent la direction de la contrainte appliquée, et on a montre d'une part, comme dans le cas d'un défaut ouvert (frottement nul), que la fissure branchée est toujours initiée a une distance non nulle du front de l'entaille, et d'autre part, que pour un coefficient de frottement donne, la distance et l'angle de branchement (qui n'est plus orthogonal au plan de la fissure comme pour le frottement nul) croissent avec l'inclinaison de ce défaut par rapport a la contrainte du chargement impose.

Author: Eric Bonté
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Languages : fr
Pages : 215

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La résistance a la corrosion sous contrainte des zones soudées dépend de la composition chimique et de l'état structural de l'acier, de la présence de contraintes résiduelles, de paramètres lies au soudage et a la nature de l'environnement (à la présence d'hydrogène). l'utilisation intensive dans les structures marines d'aciers a haute résistance présentant des microstructures martensitiques a démontré leur sensibilité a la C.S.C. récemment, la commercialisation d'aciers a grains fins, pour la réalisation de constructions soudées, a permis l'obtention de propriétés mécaniques équivalentes, mais une composition chimique et une microstructure différentes afin d'améliorer leur résistance à la C.S.C. un acier de ce type a été étudié du point de vue de la résistance a la C.S.C. et a la fissuration provoquée par l'hydrogène en mettant l'accent sur le rôle joue par les technologies expérimentales sur le seuil de non-propagation de fissures a l'aide d'essais W.O.L., les cinétiques de fissuration des différentes zones de la soudure ont été évaluées démontrant le rôle des contraintes résiduelles. Cette thèse montre que cet acier est peu sensible a la C.S.C. dans le milieu marin. en revanche, en présence d'hydrogène, les caractéristiques suivantes de la fissuration ont été mises en évidence: la technologie expérimentale joue un rôle important sur le niveau du seuil d'amorçage avec des éprouvettes C.T., plus la vitesse d'ouverture en fond de fissure a l'amorçage est faible, plus la valeur de k#i#j est faible (se rapprochant de k#i#s#h obtenu avec des éprouvettes W.O.L.). Pour des courants cathodiques élevés, le potentiel en fond de fissure ne dépend pas de ce courant. en soudage multipasse (joint en demi-k), le métal fondu est en compression. le niveau de k#i#s#h dans la ZAC et le métal fondu dépend de la microstructure, de la configuration des passes dans le métal fondu, des contraintes résiduelles et du gradient de contraintes

Author: OLIVIER.. RONSIN
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Languages : fr
Pages : 203

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CETTE THESE PRESENTE UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE LA PROPAGATION DE FRACTURES DIRIGEES DANS DE MINCES PLAQUES DE VERRE, CONFIGURATION DANS LAQUELLE LA LOCALISATION DU FRONT DE FRACTURE PAR UN GRADIENT DE TEMPERATURE PERMET LE CONTROLE DE LA VITESSE DE PROPAGATION. SELON LA LARGEUR DE LA PLAQUE DE VERRE, CARACTERISANT LA QUANTITE D'ENERGIE ELASTIQUE DISPONIBLE DANS LE MILIEU, NOUS OBSERVONS DIFFERENTS REGIMES DE PROPAGATION. POUR DE FAIBLES LARGEURS, LA FRACTURE NE SE PROPAGE PAS ; AU DELA D'UNE LARGEUR SEUIL, LA PROPAGATION EST RECTILIGNE AU MILIEU DE LA PLAQUE ; ENFIN, APRES UNE DEUXIEME VALEUR SEUIL DE LA LARGEUR, LA FRACTURE SUIT UN CHEMIN OSCILLANT REGULIER, PUIS CHAOTIQUE. L'APPLICATION DU CRITERE DE GRIFFITH AU SEUIL DE PROPAGATION, PAR CONFRONTATION AVEC UN MODELE ELASTIQUE BIDIMENSIONNEL, DONNE ACCES A L'ENERGIE DE SURFACE DU VERRE, DONT LA VALEUR NE DEPEND PAS DE LA VITESSE DE PROPAGATION DANS LE DOMAINE ETUDIE. L'ETUDE DE LA TRANSITION DE LA PROPAGATION RECTILIGNE VERS LA PROPAGATION OSCILLANTE NOUS PERMET D'AFFIRMER QUE LE CRITERE DE STABILITE DE COTTERELL ET RICE NE S'APPLIQUE PAS ICI. ENFIN, NOUS ETUDIONS LA PROPAGATION DE PLUSIEURS FRACTURES EN INTERACTION ET NOUS MONTRONS QUE POUR UN SYSTEME DE SUFFISAMMENT GRANDE TAILLE, LA DISTANCE D'EQUILIBRE ENTRE LES FRACTURES EST UNE LONGUEUR INTRINSEQUE AU SYSTEME.

Author: RECHO Naman
Publisher: Lavoisier
ISBN: 274628118X
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Languages : fr
Pages : 306

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Les objectifs de la mécanique de la rupture sont double, d'une part ils concernent la description des champs mécaniques au voisinage de la pointe de la fissure et les énergies qui leur sont associées et d'autre part, ils traitent de l'évaluation de la nocivité d'une fissure en terme de la propagation de celle-ci. Deux champs d'étude constituent la structure de cet ouvrage, l'un relatif à la modélisation de la singularité induite par la pointe d'une fissure qui est relatée dans le premier tome intitulé : Modélisation des champs mécaniques en pointe de fissure et des singularités. Dans ce premier tome, une introduction à la mécanique des milieux continus s'avère nécessaire. Ensuite, une démarche consistant à étudier la façon permettant de voir "Comment introduire une singularité dans un milieu continu ?" est développée. Pour ce faire, deux manières subsistent : La première, locale, consiste, d'une part, à décrire les fonctions de contraintes (voire de déformations) comme étant continues partout sauf à la pointe de la fissure et d'autre part à introduire les conditions de surfaces libres relatives aux lèvres de la fissure, il s'agit alors de l'analyse asymptotique. Quant à la seconde manière, énergétique, elle revient à évaluer le taux de restitution de l'énergie potentielle conséquente à un accroissement infinitésimal de la longueur de fissure. Le deuxième tome du livre intitulé : propagation et bifurcation de fissure, traite des critères de propagation et de bifurcation de fissure en milieu élastique et élastoplastique sous des chargement monotone (Rupture fragile) et dynamique (Rupture par Fatigue). Les solutions analytiques obtenues ne peuvent pas être utilisées dans les structures à géométrie et conditions aux limites variées, alors il sera nécessaire de faire appel aux méthodes d'analyse numérique et plus particulièrement à la méthode des éléments finis. Deux chapitres abordent ces applications numériques : l'un, en tome I, relatif à l'introduction au calcul par éléments finis des structures fissurées et l'autre, en tome II traitant de la prévision de la rupture par fissuration des éléments de structures métalliques soumises à la fatigue. Chaque phénomène étudié est abordé suivant trois volets : - sa modélisation conceptuelle et théorique, - son utilisation dans les critères de résistance à rupture - et enfin sa mise en oeuvre en terme de faisabilité et d'application numérique. Le lecteur est mis en garde quant au fait que l'essentiel des développements du livre concerne les matériaux métalliques. L'extension des conclusions au cas de matériaux composites, élastomériques et plastiques est sujet à caution.

Author: RECHONaman
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2746288052
Category :
Languages : en
Pages : 306

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Les objectifs de la mécanique de la rupture sont double, d'une part ils concernent la description des champs mécaniques au voisinage de la pointe de la fissure et les énergies qui leur sont associées et d'autre part, ils traitent de l'évaluation de la nocivité d'une fissure en terme de la propagation de celle-ci. Deux champs d'étude constituent la structure de cet ouvrage, l'un relatif à la modélisation de la singularité induite par la pointe d'une fissure qui est relatée dans le premier tome intitulé : Modélisation des champs mécaniques en pointe de fissure et des singularités. Après un premier volume intitulé "Mécanique de la rupture par fissuration", ce deuxième tome traite des critères de propagation et de bifurcation de fissure en milieu élastique et élastoplastique sous des chargements monotones (Rupture fragile) et dynamique (Rupture par Fatigue). Les solutions analytiques obtenues ne peuvent pas être utilisées dans les structures à géométrie et conditions aux limites variées, alors il sera nécessaire de faire appel aux méthodes d'analyse numérique et plus particulièrement à la méthode des éléments finis. Deux chapitres abordent ces applications numériques : l'un, en tome I, relatif à l'introduction au calcul par éléments finis des structures fissurées et l'autre, dans le tome II traitant de la prévision de la rupture par fissuration des éléments de structures métalliques soumises à la fatigue.

Author: Pierre Rublon
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Languages : fr
Pages : 228

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Cette thèse de doctorat vise à caractériser expérimentalement la propagation de fissures de fatigue dans le caoutchouc naturel, en s’intéressant notamment à la zone située au voisinage de la pointe de fissure et au phénomène singulier de cristallisation sous tension. Les travaux ont pour objectif principal d’expliquerla remarquable résistance à la fissuration du caoutchouc naturel rapportée depuis un certain nombre d’années dans la littérature. Des essais de mesure de vitesse de propagation de fissure en fatigue sont d’une part menés de sorte à cerner l’influence de divers paramètres expérimentaux tels que la nature de la matrice élastomère, le taux de noir de carbone incorporé à cette dernière et les conditions de sollicitation, sur la résistance à la propagation. D’autre part, différentes méthodes expérimentales sont mises en oeuvre à différentes échelles pour caractériser la zone se trouvant au voisinage de la pointe de fissure. Un rayonnement synchrotron permet notamment de caractériser le phénomène de cristallisation par la technique de diffraction des rayons X aux grands angles. Ces résultats expérimentaux sont également comparés aux mesures de champs de déformation par la technique de corrélation d’images numériques. Par ailleurs, la mise en place d’un essai de fatigue au sein d’un microscope électronique à balayage permet d’observer in situ les mécanismes de propagation présents en fond de fissure. Finalement, la confrontation de l’ensemble de ces résultats expérimentaux mène à discuter de l’influence que peut avoir le phénomène de cristallisation sous tension sur la résistance à la propagation de fissure en fatigue.

Author: Vincent Lefort
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Languages : fr
Pages : 0

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Cette thèse vise à développer un modèle numérique de type lattice permettant de simuler la propagation de fissures sous l'effet d'une injection de fluide dans un milieu hétérogène quasi-fragile. Si la finalité de l'étude concerne l'étude de matrices rocheuses naturelles, dans les différentes parties du manuscrit détaillée ci-après et dans un souci de validation, le modèle a été régulièrement confronté à des résultats expérimentaux obtenus sur des matériaux cimentaires similaires à des roches naturelles en termes de comportements mécaniques et de transport mais présentant des hétérogénéités mieux contrôlées. La première partie du document est dédiée à l'étude du processus de fissuration caractéristique des matériaux quasi-fragiles présentant une zone d'élaboration. Un outil d'analyse statistique basé sur les fonctions de Ripley et permettant d'extraire une longueur caractéristique à partir d'un nuage de points -- lieux d'un endommagement mécanique -- et présenté. Il est ensuite utilisé dans le cadre d'essais numériques et expérimentaux de rupture par flexion 3 points sur des éprouvettes de bétons. Les résultats montrent que le modèle numérique de type lattice est capable de rendre compte à la fois du processus global de fissuration mais également du processus local de fissuration. Par ailleurs, cet outil permet également de montrer l'influence du mode de sollicitation sur le développement de l'endommagement au sein d'une structure. La deuxième partie du document présente une loi de comportement élasto-plastique endommageable représentative du comportement de joints. L'originalité du modèle réside dans le couplage entre l'endommagement sous sollicitation normale et la plasticité sous sollicitation tangentielle. Cette nouvelle loi permet de reproduire correctement des résultats d'essais de cisaillement indirects effectués sur des joints de plâtre séparant des épontes en mortier alors qu'un modèle de Mohr-Coulomb classique ne le permet pas. La troisième partie est dédiée à l'introduction d'un couplage hydromécanique complet dans le modèle lattice utilisé précédemment. Le couplage hydromécanique est introduit au travers du comportement poromécanique du milieu basé sur une description mécanique-hydraulique duale et intrinsèque du modèle lattice. La contrainte totale fait le lien entre la contrainte mécanique du lattice mécanique et la pression de pore du lattice hydraulique au travers du coefficient du Biot du milieu alors que la perméabilité locale pilotant le gradient de pression hydraulique est indexée sur les ouvertures locales de fissures estimées au travers du lattice mécanique. Les résultats obtenus par ce modèle hydro-mécanique dual ont été confrontés à des solutions analytiques données dans la littérature pour des fissures de type "bi-wings", et il est montré que les deux approches sont cohérentes pour une fissure parfaitement rectiligne. Après les différentes étapes de validation du modèle présentées dans les parties précédentes, la quatrième et dernière partie est dédiée à la simulation numérique du couplage hydromécanique sous-jacent à la propagation libre d'une fissure propageant sous l'effet d'une injection de fluide et de son interaction avec un joint rocheux naturel. Les trajets de fissuration, non maillés a priori, et les profils de pression au sein de la matrice poreuse sont obtenus et comparés en fonction de l'inclinaison du joint rocheux. Par ailleurs, le traitement statistique concernant les lieux d'endommagement développé en première partie est repris ici afin de caractériser l'évolution des longueurs de corrélation entre point s'endommageant au cours de la propagation de la fissure et de son interaction avec le joint. Il est montré que le modèle hydromécanique lattice permet de représenter différent mécanismes de ré-initiation de fissure à partir d'un joint suivant son inclinaison.

Author: Ahmed Toumi
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Languages : fr
Pages : 169

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CE TRAVAIL, COUPLANT UNE PARTIE EXPERIMENTALE ET UNE PARTIE NUMERIQUE EST CENTRE SUR L'ETUDE DE LA PROPAGATION DE FISSURES DE FATIGUE DANS LE BETON. LA PARTIE EXPERIMENTALE S'INTERESSE A L'ETUDE DU PROCESSUS DE DEVELOPPEMENT DE FISSURES D'UN POINT DE VUE PHENOMENOLOGIQUE, TANDIS QUE L'ETUDE NUMERIQUE S'ATTACHE A MODELISER LE COMPORTEMENT REEL DES EPROUVETTES EN TENANT COMPTE DES PRINCIPAUX MECANISMES OBSERVES. L'ETUDE EST EFFECTUEE SUR DES EPROUVETTES DE MICRO-BETON, ENCOCHEES ET TESTEES EN MODE I DE RUPTURE PAR FLEXION TROIS POINTS. LES ESSAIS SONT CONDUITS SOUS ATMOSPHERE SATUREE, ET L'OBSERVATION DU PROCESSUS DE PROPAGATION EST REALISEE AU MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE (MEB), MOYENNANT LA TECHNIQUE DE SIMPLE REPLIQUE. LES RESULTATS D'OBSERVATIONS MICROSCOPIQUES MONTRENT QUE, SOUS CHARGEMENT STATIQUE, L'AMORCE D'UNE FISSURE UNIQUE SE PRODUIT A UN SEUIL D'ENVIRON 60% DU PIC DE CHARGE. LES RESULTATS D'OBSERVATIONS MONTRENT QUE LES MECANISMES DE PROPAGATION DES FISSURES DE FATIGUE, SIMILAIRES EN SURFACE ET AU CUR DES ECHANTILLONS, SE CARACTERISENT ESSENTIELLEMENT PAR DES PHENOMENES DE BRANCHEMENTS. CONTRAIREMENT AUX ESSAIS STATIQUES, LE FRONT DE FISSURE EST PLAT DES LES PREMIERS CYCLES. LES BRANCHEMENTS SE SONT REVELES ETRE LE RESULTAT DE LA FORTE INTERACTION ENTRE LES SURFACES DE FRACTURE. LES LONGUEURS DE FISSURES EVALUEES PAR LA METHODE DE LA COMPLIANCE SONT EN EFFET TRES SOUS ESTIMEES EN COMPARAISON AVEC LES LONGUEURS MESUREES. LA CINETIQUE DE PROPAGATION EST CONFRONTEE AU MODELE DE PARIS. LES RESULTATS MONTRENT QUE LA VALIDITE DE CE MODELE EST ETROITEMENT LIEE AU TAUX DE CHARGE MAXIMAL DES CYCLES. LA MODELISATION NUMERIQUE PROPOSEE PAR ELEMENTS FINIS EST DE TYPE ELASTIQUE AVEC FISSURE COHESIVE, OU UN CRITERE EN CONTRAINTES DETERMINE LE CRITERE DE PROPAGATION. LA LOI DE COMPORTEMENT EN TRACTION INTRODUITE S'APPUIE D'UNE PART SUR LA RESISTANCE EN TRACTION ET L'ENERGIE DE FISSURATION MESUREES, ET D'AUTRE PART SUR LA LOI D'HYSTERESIS DETERMINEE PAR METHODE INVERSE. LE MODELE EST VALIDE SUR LES ESSAIS DE FLEXION STATIQUES ET CYCLIQUES.

Author: Christophe Pinna
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Languages : fr
Pages : 173

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LA RUPTURE PAR FATIGUE SE PRODUIT GENERALEMENT SELON DES PLANS PRINCIPAUX, MAIS ON OBSERVE PARFOIS, DANS LES PIECES SOLLICITEES EN TORSION OU EN FATIGUE DE CONTACT, LE DEVELOPPEMENT DE FISSURES MACROSCOPIQUES EN MODE DE CISAILLEMENT. ON SE PROPOSE DONC D'ETUDIER LES MECANISMES ET LA CINETIQUE DE CROISSANCE DE CE TYPE DE FISSURE, ENCORE MAL CONNUS, ET DE PRECISER LES CONDITIONS DE LEUR APPARITION. L'ETUDE EXPERIMENTALE MENEE SUR UN ACIER MARAGING UTILISE UNE MACHINE DE TRACTION-TORSION FONCTIONNANT DANS UN MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE. DES MICROGRILLES DEPOSEES LE LONG DES FLANCS DES FISSURES SERVENT DE REPERE POUR MESURER AVEC PRECISION LES PROFILS DE DEPLACEMENT LORS DE LA MISE EN CHARGE, EN CISAILLEMENT PLAN, D'EPROUVETTES PLATES OU TUBULAIRES PREFISSUREES. POUR UN CHARGEMENT SUFFISANT, UNE PROPAGATION EN MODE II PROGRESSIVEMENT RALENTIE (SUR UNE DISTANCE QUI CROIT AVEC L'AMPLITUDE DU CHARGEMENT, ET PEUT ATTEINDRE 5 MM) SUIVIE D'UN BRANCHEMENT EST OBSERVEE. DES DEBRIS D'ABRASION SONT PRODUITS PAR LE FROTTEMENT DES FLANCS DE FISSURE. LES DEPLACEMENTS MESURES LE LONG DES FLANCS SONT INFERIEURS AUX DEPLACEMENTS THEORIQUES, CALCULES EN L'ABSENCE DE FROTTEMENT, SURTOUT EN PRESENCE D'UNE CONTRAINTE STATIQUE DE COMPRESSION QUI ACCROIT LE FROTTEMENT DES FLANCS. CECI MONTRE LA NECESSITE D'INTRODUIRE UN FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTE EFFECTIF POUR DECRIRE CES CHAMPS DE DEPLACEMENT. UNE APPROCHE INVERSE EST DEVELOPPEE POUR LE DEDUIRE DES PROFILS DE DEPLACEMENT MESURES. ON A AINSI ETABLI UNE CINETIQUE INTRINSEQUE POUR LE MODE II. LORS D'UNE PROPAGATION A CHARGEMENT NOMINAL CONSTANT, LE FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTE EFFECTIF DECROIT LENTEMENT (D'OU LE RALENTISSEMENT OBSERVE) JUSQU'A ATTEINDRE UNE VALEUR SEUIL EN DECA DE LAQUELLE LE DEVELOPPEMENT D'UNE BRANCHE EN MODE I, PLUS RAPIDE, PREND LE DESSUS. ON MONTRE QU'UN CRITERE DE VITESSE MAXIMALE PERMET D'INTERPRETER LES TRAJETS DE FISSURATION OBSERVES DANS L'ACIER MARAGING, ET DE RATIONALISER CERTAINES OBSERVATIONS, APPAREMENT CONTRADICTOIRES, DE LA LITTERATURE.