Modélisation tridimensionnelle du comportement mécanique des milieux fissurés en mode mixte : vers l’étude de la fissuration du bois en environnement variable
Résumé
Contexte et objectifs Ce travail est une contribution à une meilleure compréhension des mécanismes de la rupture par la modélisation analytiques et numériques dans le cas tridimensionnel (El Kabir et al., 2018). La rupture se produit généralement suite à une multitude de chargements mécaniques combinés accompagnés par de multiples paramètres comme les variations climatiques au cours du temps (Angellier et al., 2017; Riahi et al., 2016). Des modèles mathématiques prédictifs sont nécessaires pour permettre de quantifier les paramètres de la rupture dans le cas réel tridimensionnel, et ensuite prédire le comportement de la fissuration et évaluer les risques de ruine. La modélisation tridimensionnelle de la rupture est un outil important qui évitera de devoir passer à chaque fois par des compagnes expérimentales d'essais destructifs pour mener différentes investigations. Cette modélisation impose de se passer des hypothèses considérées dans le cas bidimensionnel telles que l'hypothèse des contraintes planes ou des déformations planes. Prendre en compte la troisième dimension, exige un niveau de complexité plus délicat et plus lourd dans la formulation mathématique, mais permet en même temps de mieux approcher des problèmes de fissurations réelles et de prendre en compte l'ensemble des phénomènes mis en évidence lors de la fissuration (Amestoy et al., 1981; Rice, 1985). Dans ce travail, une formulation mathématique est développée pour l'étude de la fissuration, qui prend en compte à la fois les aspects stationnaires et de propagation de la fissuration. Cette formulation est basée sur une approche énergétique qui propose une nouvelle intégrale de surface et de volume généralisée, afin de quantifier le taux de restitution d'énergie. Des simulations numériques par éléments finis sont conduites pour valider la propriété d'invariance de cette nouvelle intégrale. Par la suite, des calculs sont réalisés pour mettre en évidence les phénomènes mis en jeu lors de la fissuration. Ensuite, l'accent est mis sur le découplage des modes de rupture grâce à l'introduction d'un champ de déplacement virtuel. Avec ce découplage, la propriété d'invariance du chemin d'intégration autour du front de la fissure est conservée pour les trois modes, ainsi que l'influence des modes de rupture est évaluée en fonction de l'épaisseur.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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