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Annulé : Modélisation de l’endommagement dynamique des matériaux ductiles

le 9 avril 2015
13H30

Prof. Sébastien MERCIER, prof. dans le Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matéraiaux, UMR cnrs et Université de Loraine, interviendra à l'ENS de Cachan lors du séminaire du LMT

 S. Mercier1, N. Jacques2, A. Molinari1, C. Czarnota1, C. Sartori1
1LEM3, UMR CNRS 7239, Université de Lorraine, Ile du Saulcy 57045 Metz, France
2ENSTA Bretagne, LBMS, 2 rue François Verny, 29806 Brest cedex 9, France

La rupture des matériaux ductiles est le résultat de la nucléation, de la croissance et de la coalescence de vides à l'échelle microscopique. En endommagement dynamique, les vides vont être soumis à une expansion très rapide, ce qui va engendrer de très fortes accélérations de la matière au niveau de la paroi interne des vides. Ces fortes accélérations vont jouer un rôle très important dans le déroulement du processus de rupture, notamment lors d'essais d'impact de plaques (écaillage).
Depuis quelques années, au sein de l'équipe Dynamique et Conditions extrêmes du LEM3, nous avons proposé une approche muti-échelle pour décrire l'endommagement en dynamique. Il a été alors montré que la contrainte macroscopique est la somme d'une contribution quasi-statique et d'une contribution dynamique [1]. Dans nos études, la contribution quasi-statique est issue de modèles de la littérature (modèle de Gurson, Gologanu et al...). Pour la contribution dynamique, la modélisation s'appuie sur un motif représentatif élémentaire (généralement le motif de sphère creuse ou VER sphéroidal) et sur un champ de vitesse cinématiquement admissible. Des expressions analytiques de la partie dynamique du tenseur des contraintes peuvent être obtenues pour des sphères ou des sphéroides [1,5]. Ce modèle a été implémenté dans ABAQUS/Explicit pour sa version avec vide sphérique.
Le modèle a été confronté à des résultats expérimentaux d'essais d'impact de plaques [2]. Il a alors été possible de décrire à la fois les profils de vitesse en face arrière mais aussi l'hétérogénéité de la porosité qui se développe au sein de la cible [3]. Dans un second temps, l'effet de la micro-inertie sur la propagation de fissure dans des éprouvettes entaillées a été analysé. Il a été montré que la vitesse de propagation de la fissure est fortement influencée par cette inertie locale. Par ailleurs, la présence de micro-inertie a un effet bénéfique sur la régularisation des calculs [3].
Une extension a été proposée pour tenir compte de l'effet de la forme des vides. Dans cette étude récente [5], le matériau poreux contient des cavités ellipsoïdales. Un fort effet de forme est alors observé sur la surface d'écoulement. Les résultats analytiques ont pu être confrontés favorablement avec des calculs éléments finis.
References
[1] Molinari A., Mercier S., (2001), Micromechanical modelling of porous materials under dynamic loading, Journal of the Mechanics and Physics of Solids 49, 1497-1516, 2001
[2] Roy, G., (2003). Vers une modélisation approfondie de l'endommagement ductile dynamique. Investigation expérimentale d'une nuance de tantale et développements théoriques. Doctorat, Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aéronautique, Université de Poitiers, France.
[3]C. Czarnota , N. Jacques, S. Mercier, A. Molinari , (2008). Modelling of dynamic ductile fracture and application to the simulation of plate impact tests on tantalum, J. Mech. Phys. Solids 56(4):1624-1650.
[4] N. Jacques, C. Czarnota, S. Mercier, A. Molinari, (2010). A micromechanical constitutive model for dynamic damage and fracture of ductile materials. Int. J. Fract. 162:159-175
[5] C. Sartori, S. Mercier, N. Jacques, A. Molinari (2015), Constitutive behavior of porous ductile materials accounting for micro-inertia and void shape, Mechanics of Materials, 80, Part B, 324-339, (2015).
Type :
Séminaires - conférences
Lieu(x) :
Campus de Cachan
Amphi e-média
Bâtiment Léonard De Vinci de - ENS Cachan
61, avenue du Président Wilson 94230 Cachan
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