Accounting for friction in cracks under compression and shear in an anisotropic damage model and application to CMCs

Prise en compte du frottement dans les fissures en compression-cisaillement dans un modèle d'endommagement anisotrope appliqué aux CMCs

Emmanuel Baranger (1)

1 LMT - Laboratoire de Mécanique et Technologie

Ceramic matrix composites are good candidates for the manufacturing of aeronautical parts as well as nuclear ones. Regarding the SiC/SiC family of composites, an inter-yarn crack network can develop orthogonally to the loading direction.This kind of mechanism has lead to the development of the so-called anisotropic damage models in the literature introducing tensorial variables. A difficulty resides in accounting for the crack closure effect and the definition of potentials with good properties. The present paper proposes an enhancement of the model from [1] to take into account experimental data obtained by [2] for SiC/SiC tubes under complex tension-compression-torsion loadings. The friction within cracks is modeled using anelastic strains driven by a projection on the damage directions. The possibility to regularize such modelsis also presented based on a gradient model.

Les composites à matrice céramique sont de bons candidats pour la fabrication de pièces pour moteurs aéronautiques ou dans le domaine du nucléaire. Concernant la famille des composites SiC/SiC, un réseau de fissures inter-torons peut se développer orthogonalement à la direction de chargement. Ce type de mécanisme a conduit au développement des modèles d’endommagement anisotropes dans la littérature avec l’introduction de variables tensorielles. Une des difficultés réside dans la prise en compte de la refermeture des fissures à travers l’utilisation de potentiels ayant de bonnes propriétés. Le présent papier porte sur l’amélioration du modèle de [1] pour la prise en compte des données expérimentales obtenues par[2] sur des tubes SiC/SiC sous chargements de traction-compression-torsion complexes. En particulier, le frottement dans les fissures est modélisé par une déformation anélastique pilotée par une projection du chargement selon les directions d’endommagement. La possibilité de régulariser un tel modèle est présentée sur la base d’un modèle à gradient

Mots clés: CMC; anisotropic damage; friction; regularisation

Mots clés: CMC; endommagement anisotrope; frottement; régularisation

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Emmanuel Baranger. Prise en compte du frottement dans les fissures en compression-cisaillement dans un modèle d'endommagement anisotrope appliqué aux CMCs. 21ème Journées Nationales sur les Composites, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. ⟨hal-02420805⟩