Rupture
PRE-REQUIS
- Mécanique des milieux continus
- Elasticité linéaire
CONTENU DU COURS
Ce cours est constitué d’une parti théorique introduisant les notions fondamentales de la mécanique de la rupture et de travaux pratiques expérimentaux.
PARTIE THEORIE
Cette partie traite de la rupture des pièces sous sollicitation mécanique, en se focalisant sur la rupture par fissuration. Après une introduction générale sur les causes de rupture fragile et ductile, le cours aborde la mécanique linéaire de la rupture.
La première partie du cours s’intéresse aux champs de déformation et de contrainte en pointe de fissure suivant l’approche de Williams. Les facteurs d’intensité de contrainte (FIC) sont introduits, et on considère l’interprétation de ces facteurs d’intensité de contrainte en regard des sollictations sur la fissure. Le lien entre les FIC et la rupture en mode I, II et III est établi et relié au phénomène de bifurcation des fissures. Enfin, le critère d’Irwin en mode I et la ténacité sont introduits. Ce critère est utilisée pour estimer le risque de fissuration sur des cas pratiques.
Par la suite, la détermination pratique des facteurs d’intensité de contrainte est abordée, d’abord en considérant les solutions analytiques existantes issues de l’approche de Westergaard. Dans un second temps, les approches numériques sont présentées, en considérant la mise en place de simulations numériques avec fissure, et la détermination des FIC par des méthodes telles que la Displacement extrapolation method (DEM) et le calcul de l’intégrale de Rice. Des travaux pratiques de post-traitement des champs à partir de ces différentes méthodes (analytiques et numériques) sont réalisés pour estimer la précision en fonction de paramètres de maillage.
Enfin, la question de la dérivation de critères de fissuration est traitée en suivant l’approche de Griffith. La notion de taux de restitution de l’énergie est introduite, ainsi que sa valeur critique. Le critère de stabilité d’une fissure est ensuite établi. Finalement, le lien entre cette approche et les facteurs d’intensité de contrainte est discuté.