Projet ANR-11-BS09-0008 – LOTERIE : Rupture ductile à base triaxialité
Programme : Blanc - SIMI 9 - Sciences de l'ingéniérie, matériaux, procédés, énergie (Blanc SIMI 9)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Dirk MOHR (CNRS DR Ile de France Secteur Ouest et Nord)
Partenaires : Centre des Matériaux; Laboratoire de Mécanique des Solides
Montant : 395509.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Rupture ductile à faible triaxialitén.a.
Analysis of fracture at low stress triaxialities- development of new reliable experimental techniques to characterize the onset of fracture at low stress triaxialities- formulation of constutive models for predicting fracture at low stress triaxialities
Multi-axial testing, non-linear homogenization- tenson-torsion testing of bulk materials- development of constitutive models based on non-linear homogenization- tomography and in-situ testing
Résumé de la soumission : La compréhension des mécanismes de rupture ductile et leur modélisation est essentielle pour la conception de structures métalliques allégées mais fiables, ainsi que pour la maîtrise des procédés de mise en forme. Or, si la rupture ductile à fort taux de triaxialité a été intensivement étudiée depuis 50 ans et si l'on dispose aujourd'hui de modèles fiables pour de telles conditions, c'est loin d'être le cas à faible triaxialité. Des études récentes suggèrent des micromécanismes d'endommagement différents dans cette gamme (changement de forme et rotation plutôt que croissance des cavités, localisation précoce de la déformation) dont les modèles classiques ne rendent pas bien compte. L'influence de l'angle de Lode (ou troisième invariant du tenseur des contraintes normalisé) sur la rupture à faible triaxialité est maintenant reconnu.Ce projet commun au LMS (CNRS- Ecole Polytechnique) et au Centre des Matériaux (Ecole des Mines de Paris) vise à développer un nouveau type d'essais multiaxiaux pour étudier (de l'amorçage à la propagation), la rupture ductile à basse triaxialité, pour une large gamme d'angles de Lode. Des essais de traction ou compression + torsion + pression interne seront menés sur des éprouvettes tubulaires et accompagnés de mesures 3D des champs locaux de déformation par stéréo-corrélation d'images. Des essais biaxiaux à rupture dans un MEB et sous un tomographe seront développés afin d'observer en temps réel et en 3D l'évolution de l'endommagement. Un modèle micromécanique de comportement en grandes déformations pour un matériau élastoplastique comportant des cavités ellipsoidales sera développé. En vue des applications, on s'efforcera de mettre en oeuvre une technique d'homogénéisation efficace et stable numériquement. En outre, une formulation non-locale sera développée afin d'éviter les problèmes de dépendance au maillage liés à la localisation de l'endommagement. Tous ces modèles seront implémentés dans un code d'éléments finis et validés par confrontation aux résultats expérimentaux.
Résultats : - new type of fracture specimen for tension-torsion testing
Perspectives : - comprehensive experimental program demonstrating the effect of the Lode angle on the strain to fracture at low stress triaxialities
Publications et brevets : • Papasidero, J., Doquet, V. and Mohr, D. (2012). Modified Lindholm Specimen to Characterize the Ductile Fracture of Bulk Metals at Low Stress Triaxialities, Experimental Mechanics, submitted for publication.