Loi d'évolution de l'endommagement pour la prise en compte de l'adoucissement dans les milieux élastomères chargés

Une étude en fatigue oligo-cyclique de matériaux élastomères chargés soumis à une traction simple en grande déformation, à déformation maximale imposée constante, a mis en évidence une chute de la contrainte non négligeable dès les premiers cycles de chargement. Ces essais font clairement apparaître la dépendance de cet adoucissement de la contrainte vis à vis d'une part de l'intensité maximale des déformations vues par le matériau et d'autre part, du nombre de cycles de chargement–déchargement considérés. Un modèle permettant de prendre en compte ces paramètres est proposé et un ensemble de validations sera présenté

Tenue en service des joints soudés (influence des paramètres géométriques)

LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Étude de l'influence et de l'optimisation du degré d'expansion à froid dans les mécanismes de réamorçage d'une fissure (étude numérique et expérimentale)

LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Méthodes d'indentation normale et transverse appliquées à l'étude des propriétés mécaniques des films et révêtements

Le travail presente dans ce memoire entre dans le cadre du developpement des activites du laboratoire dediees a la determination par indentation de la durete des materiaux. La premiere partie du document est consacree a l'etude de revetements de nickel-phosphore obtenus industriellement et etudies ici dans deux etats de traitements thermiques de recuit a 300\c et 600\c. Pour ces deux modalites il a ete possible de determiner la tenacite des revetements a partir de l'observation des fissures de type palmqvist, generees par indentation vickers normale. Dans la seconde partie l'effort est porte sur la determination de la durete de films de diamant en comparant les resultats obtenus a partir de quelques modeles parmi les plus utilises. Ces modeles decrivent la durete composite superficielle en fonction de la durete du film et du substrat. Enfin, en cherchant a s'affranchir de la connaissance du module d'elasticite du film necessaire dans le modele de chicot et lesage, on propose un nouveau modele de description de la durete composite permettant de prendre en compte la transition de comportement de type substrat ou de type film en fonction de la profondeur relative d'indentation.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Étude de l'endommagement en fretting-fatigue (application aux structures boulonnées)

LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Contribution à l'étude de la déchirure de films polymères à partir du travail essentiel de rupture et de l'intégrale J

L'étude de la déchirure d'un polymère thermoplastique sous forme de films, intervenant dans la constitution de produits cosmétiques, fait l'objet de ce travail. Dans le but d'obtenir une valeur caractéristique de la rupture, deux approches énergétiques globales de la mécanique de la rupture sont utilisées : le travail essentiel de rupture (t.e.r.) et l'intégrale j. Des essais de rupture sont menés sur des éprouvettes s.e.n.t. La méthode du t.e.r. est une méthode à échantillons multiples qui permet l'obtention de la caractéristique recherchée sans qu'on ait besoin de détecter l'amorçage. Pour déterminer celle-ci, les échantillons doivent respecter des conditions dimensionnelles. Nous nous sommes intéressés à ce domaine de validité et avons montré que les conditions préconisées dans la littérature sont trop restrictives. Nous montrons qu'il est possible d'écrire deux équations intrinsèques dont l'une permet d'évaluer le travail essentiel w e. Nous mettons par ailleurs en évidence que celui-ci est indépendant de la largeur des échantillons testés. A l'aide de l'expression proposée par Sumpter et Turner dans le cas d'un matériau élasto-plastique, nous déterminons l'évolution du paramètre j en fonction de l'incrément de propagation de fissure. En supposant la séparabilité de l'énergie, nous montrons que le paramètre j peut être obtenu ici à l'aide d'un facteur eta unique. Cependant, cette caractéristique reste fortement dépendante du type de régression utilisée et donc de la norme que l'on choisit. Les approches globales s'avèrent des outils intéressants pour analyser de manière qualitative les propriétés de rupture des matériaux. Le paramètre j présente l'avantage indéniable d'être accessible à partir d'un seul essai.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Influence du pré-endommagement en fatigue endurance sur les propriétés mécaniques statiques d'un alliage d'aluminium 6082-T6

Le travail proposé consiste à l'étude du pré-endommagement en fatigue endurance sur les propriétés mécaniques de traction, de ténacité et de microdureté d'un alliage d'aluminium 6082- T6. Ces travaux à forte dominante expérimentale ont nécessité la réalisation assez conséquente des essais de fatigue en contrôle de charge (R= 0.1) à différents pourcentage de la durée de vie (0-90%) et pour trois niveaux de contrainte maximale appliquée (200, 250 et 275 MPa). Le pré-endommagement est déterminé par la courbe S-N du matériau et la loi linéaire de Miner. Les éprouvettes avec les différents pré-endommagements sont utilisées pour les essais de traction monotone, de déchirure ductile et de microindentation. L'évolution des différentes propriétés en fonction du pré-endommagement est identifiée par rapport aux valeurs correspondant à l'état initial (sans pré-endommagement). Les résultats montrent que les propriétés mécaniques de traction ne présentent pas d'évolution significative en fonction du pré-endommagement par fatigue alors que les propriétés critiques de ténacité diminuent avec le pré-endommagement. La perte de ténacité est d'autant plus accentuée que la contrainte maximale de pré-endommagement est faible. La diminution de la ténacité du matériau résulte à la fois de la présence de microfissures de fatigue qui se sont initiées aux joints de grains et de l'augmentation de la microdureté. Sur la base de l'évolution des différentes propriétés mécaniques en fonction du pré-endommagement, des courbes d'isodommages ont été établies. Ces dernières permettent d'estimer la durée de vie résiduelle pour l'alliage étudié.The present work has been conducted to study the effect of cumulative high cycle fatigue damage, on the tensile mechanical properties, toughness and hardness, of an AA6082-T6 aluminium alloy. Axial fatigue tests under load controlled conditions (R = 0.1) up to different fatigue life fractions achieved at maximum stresses of 200, 250 and 275 MPa were carried out. Cumulative damage has been determined from the S-N curve of the material and the Palmgren-Miner Iinear rule. Samples with different cumulative damage were subsequently subjected to tensile, tear and microindentation tests. The evolution of the different properties as a function of the cumulative damage has been reported in relation to the reference values of such properties in the undamaged state. The results obtained show that the tensile mechanical properties do not exhibit a significant change as a function of the cumulative damage, whereas the critical toughness properties decrease as damage increases. The decrease in toughness is more marked as the maximum stress applied to the material decreases. Such a decrease in toughness is associated with the presence of microcracks that are nucleated at grain boundaries and it is more pronounced as the hardness of the material increases (work-hardening). Such a phenomenon gives rise to a modification of the fracture mode, from ductile, for the undamaged material, to a mixed ductile-brittle mode after cumulative damage. The change of the different mechanical properties with cumulative damage allowed the determination of the isodamage curves for the alloy, which could be employed for predicting the high cycle fatigue remnant life of the material under investigation.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Adoucissement par fatigue des milieux élastomères (caractérisation, modélisation et simulation numérique)

L'étude porte sur le comportement hyperélastique de matériaux élastomères et sur l'endommagement de ceux-ci lors de sollicitations en fatigue à faible nombre de cycles. Les essais de traction répétée à déformation maximale imposée sur différents matériaux élastomères ont montré un adoucissement important qui se caractérise par une chute de la contrainte dès les premiers cycles de chargement. Cette étude expérimentale a permis de mettre en évidence la dépendance de ce phénomène d'adoucissement par fatigue vis à vis d'une part de la déformation maximale imposée au cours du chargement cyclique et d'autre part du nombre de cycles de chargement. L'étude bibliographique a permis de constater que les modèles proposés pour décrire le phénomène d'adoucissement ne faisaient pas intervenir, simultanément, les deux paramètres mis en é'vidence lors de l'étude expérimentale. Deux tendances se sont imposées: les modèles qui ne prennent en compte que la déformation maximale imposée et les modèles qui ne tiennent compte que du nombre de cycles de chargement. Afin d'illustrer ces deux tendances, nous présentons deux modèles relativement récents dont nous montrerons les limites au travers de résultats expérimentaux. Ainsi, un modèle permettant de rendre compte du phénomène d'adoucissement par fatigue, et prenant en compte l'ensemble des paramètres intervenant dans celui-ci, a été développé. Une fois l'identification du comportement faite, le modèle proposé pénalise le comportement hyperélastique du milieu élastomère par un endommagement évoluant en fonction des deux paramètres précédemment cités. Ce modèle, prédictif, présente l'avantage de nécessiter l'identification d'un unique paramètre. Celui-ci a été testé sur plusieurs matériaux différant soit par la matrice, soit par les renforts. Une étude, du seul paramètre intervenant dans le modèle proposé, a permis de montrer que sa détermination à un certain niveau de déformation maximale imposée permettait de prévoir l'adoucissement pour des niveaux de déformation maxirnale imposés et des niveaux de contrainte induite plus faibles, et ce quelque soit le nombre de cycles considéré. Par la suite, le modèle d'adoucissement par fatigue développé a été implémenté au sein d'un code éléments finis modulaire (modulef) afin d'offrir un outil d'aide à la conception de structures élastomères prenant en compte ces phénomènes d'adoucissement. Dans ce but, un algorithme non incrémentaI de résolution a été développé afin de prendre en compte d'une part la nature incompressible et endommageable du comportement et d'autre part le caractère grandement déformable et non linéaire des comportements mis en jeu. En effet, les problèmes à traiter étant par définition des problèmes non linéaires (comportement hyperéla.stique) et instationnaires (endommagement), l'utilisation d'algorithme classique de type incrémentaI ne pouvait être envisagée à cause des temps de calculs alors requis. Un algorithme non incrémentaI basé sur des techniques de type Newton, ou plus précisément LATIN, a donc été proposé ainsi que plusieurs méthodes d'optimisation afin de diminuer les temps de calcul.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Influence des effets de surcharges et de souscharges sur la propagation d'une fissure de fatigue (Modélisation et estimation de la durée de vie des éléments de construction mécanique)

LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF