De la rupture des materiaux à comportement fragile - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 1992

On the rupture of brittle materials

De la rupture des materiaux à comportement fragile

François Hild

Abstract

The rupture of brittle materials is due to initial flaws. In the case of monolithic materials, the latter lead to catastrophic failures. On the other hand, in the case of fiber reinforced ceramics, the final rupture is due to gradua1 fiber fiagmentation. Experiments were conducted on specimens made of two different ceramics and on concrete. They demonstrate the influence of the stress field pattern and the initial flaw distribution upon the failure stresses. A first approach to take these initial flaws into account is through an initial value of a scalar damage variable, randomly distributed within the structure according to the flaw distribution. It allows to get the value of the cumulative failure probability. A second approach assumes that interactions between flaws and their influence on the macroscopic stress field is negligible. This approach is implemented as a post-processor to a F.E. code. It also enables to derive a closed-form expression of the cumulative failure probability related to initial flaw distributions. An extension to cyclic loading is given. Lastly, al1 these considerations can be utilized to derive a constitutive equation of fiber reinforced ceramics in the fi-amework of continuum damage mechanics. By using the localization theory, the condition of macroscopic rupture can be described by a critical value of a scalar anisotropic damage variable related to the Weibull modulus.
La rupture des matériaux à comportement fragile est causée par la présence de défauts initiaux. Ces derniers conduisent à une rupture brutale dans le cas de composés monolithiques. Dans le cas de céramiques renforcées par des fibres, la rupture finale est le résultat d'un processus de fragmentation progressive des fibres. Des essais ont été effectués sur deux céramiques monolithiques et sur des bétons. Ils ont pour but d'étudier l'influence du type de sollicitation et de la distribution initiale de défauts sur la contrainte de rupture. Une première approche de prévision de la probabilité cumulée de rupture est présentée. Elle tient compte explicitement de la présence des défauts, modélisés par une valeur initiale d'une variable scalaire d'endommagement, dans le calcul du champ de contrainte. Une seconde approche, qui néglige les interactions entre défauts ainsi que leur influence sur le champ de contrainte macroscopique, est ensuite introduite. Elle permet un traitement analytique de l'expression de la probabilité cumulée de rupture en fonction de la distribution initiale de défauts. Une implémentation en tant que postprocesseur de code E.F. est ainsi possible. Elle peut également être étendue à des sollicitations cycliques. Enfin, toutes ces notions peuvent conduire in fine à l'élaboration d'une loi d'endommagement anisotrope de céramiques renforcées par des fibres. La condition de rupture fondée sur un critère de localisation conduit à une estimation de l'endommagement critique en fonction du module de Weibull.
Fichier principal
Vignette du fichier
HILD.1992.1.pdf (5.33 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

tel-00460367 , version 1 (27-02-2010)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00460367 , version 1

Cite

François Hild. De la rupture des materiaux à comportement fragile. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1992. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00460367⟩
623 View
11897 Download

Share

Gmail Mastodon Facebook X LinkedIn More