Imagerie thermomécanique et changements d'échelles pour l'identification de modèles de zones cohésives
Résumé
Les travaux présentés dans cette communication ont été menés dans le cadre du laboratoire commun MIST (IRSN-‐CNRS-‐UM2). Une des méthodes principales retenue par le Laboratoire pour simuler numériquement l'amorçage, la croissance et la propagation de fissure dans les matériaux hétérogènes s'appuie sur la notion de zone cohésive (CZM). Pour l'essentiel, il s'agit de venir incorporer entre toutes les mailles d'une discrétisation de type éléments finis des lois de comportement surfacique adoucissantes (approche cohésive-‐volumique). D'un point de vue expérimental, l'identification des CZM par mesures de champs (1,2) permet d'accéder aux propriétés équivalentes d'un modèle cohésif traduisant l'ensemble des mécanismes adoucissants subis par un matériau sous triaxialité de chargement donnée. Un modèle cohésif a été identifié avec une grande précision pour un matériau ductile et sur un essai de traction uniaxiale standard : pas de pré-‐fissure ad hoc, détection à la volée du trajet de fissuration, aucune hypothèse sur la forme pré-‐supposée du modèle cohésif, ni sur le modèle d'endommagement sous-‐jacent et sur le degré d'isotropie du matériau. Une approche couplée expérience-‐simulation a par ailleurs permis d'associer au modèle cohésif identifié une longueur caractéristique à laquelle ce modèle est pertinent : typiquement, il s'agit de la longueur de maille qui doit lui être associée dans une approche numérique aux éléments finis cohésifs-‐volumiques. Du point de vue numérique, la dépendance des CZM à la taille de maille impose d'être en mesure de définir les propriétés cohésives à prendre en compte dès lors que l'on connaît la forme du modèle cohésif, le maillage retenu et les propriétés macroscopiques de fissuration attendues (3, 4). Des critères optimaux ont été obtenus lorsque le comportement volumique enserrant les modèles cohésifs est isotrope et élastique. Ces critères ont été validés par comparaison à des simulations numériques. Ces approches sont basées sur des techniques d'homogénéisation pour les comportements surfaciques et permettent par ailleurs : 1/ l'obtention de modèles macroscopiques d'endommagement volumique dans le cadre des matériaux standard généralisés, 2/ la définition de modèles cohésifs insensibles à la taille de maille.