Publications

2005

• Etude du couplage thermomécanique dans la propagation dynamique de fissure.
  
  • Soumahoro Zoumana
  , 2005. L'objectif de ce travail est d'étudier le couplage thermomécanique dans les mécanismes de rupture dynamique notamment dans la loi de comportement. Le problème de propagation de fissure est étudié dans le cadre de la thermodynamique classique. Les conséquences du premier et second principe sont déduites, en particulier, il est montré que la pointe de fissure se comporte comme une source mobile. Les singularités puis les régularités de température sont discutées. En élastodynamique, l'expression asymptotique de la solution couplée est donnée en élasticité et conduction linéaire. En plasticité dynamique, la réponse mécanique et thermique est simulée pour le mouvement d'état d'équilibre instantané et le mode I de chargement. Le problème de fissure fixe est discuté sous l'hypot! hèse d'adiabaticité. Pour une restriction unidimensionnelle, les équations mécanique et thermique sont découplées dans toute la structure avec en pointe de fissure un couplage thermomécanique simplifié. Les résultats obtenus sont comparés aux observations expérimentales par des essais de flexion 3 points instrumentés thermiques.
• A methodology for an accurate evaluation of the linearization procedures in nonlinear mean field homogenization
  
  • Rekik Amna
  • Bornert Michel
  • Auslender François
  • Zaoui André
  Comptes Rendus. Mécanique, Académie des sciences (Paris), 2005, 333, pp.789-795. A systematic methodology for the evaluation of the linearization procedures sustaining mean field homogenization theories for nonlinear composite materials is proposed and applied as an illustration to various recently proposed ‘affine' and ‘second-order' formulations for nonlinear elasticity. It relies on the analysis of composites for which both the exact nonlinear homogenization problem and the homogenization problem associated with the ‘linear comparison material' defined by the linearization procedure can be solved numerically with the same accuracy and for the same microstructure. The comparison of the results then provides a rigorous evaluation of the effects of the sole linearization method. (10.1016/j.crme.2005.10.002)
  DOI : 10.1016/j.crme.2005.10.002
• Contribution à l'étude du transfert en solution
  
  • Rakotoniriana Miarana
  , 2005. Le transfert en solution est un mécanisme de déformation des roches sédimentaires, qui se traduit par une réduction de porosité et une compaction de la roche. A de grandes profondeurs d'enfouissement (environ 3km), les minéraux des grains se dissolvent dans le fluide du contact intergranulaire, sont transportés par diffusion dans le contact vers le pore, et se déposent sur les surfaces libres des grains. Notre étude est basée sur un modèle de deux grains en contact ayant subi un début de dissolution, et modélisés par deux sphères tronquées. Le contact entre deux grains est simplement représenté par une zone limitée par deux interfaces planes, bien que cette zone soit en réalité constituée de contacts solides et de fluide libre interconnecté, structure connue sous le nom d'îles et chenaux. A cette échelle, une loi de contact phénoménologique permet de relier la vitesse de raccourcissement du grain à la force thermodynamique du transfert en solution, qui est fonction de l'énergie libre d'Helmholtz, de la contrainte normale intergranulaire, et d'un terme relatif à la diffusion. La contrainte normale intergranulaire peut être ainsi exprimée en fonction des quantités relatives à la dissolution et à la diffusion, et en fonction du taux de raccourcissement des grains. Cette contrainte intergranulaire constitue la condition aux limites sur l'interface solide/solide, du problème mécanique. La pression de fluide est la condition de chargement appliquée sur l'interface solide/pore. Une approche analytique de la résolution de ce problème permet de comprendre que la singularité en contrainte au point de jonction entre la zone de contact et le pore, a pour origine la discontinuité du chargement, entre le chargement sur l'interface solide/solide (la contrainte normale intergranulaire), et la pression de fluide sur l'interface solide/pore. Cette singularité est retrouvée par les calculs éléments finis. La méthode numérique permet de constater que l'approximation qui consiste à négliger l'énergielibre d'Helmholtz dans la force thermodynamique est valable pour les différentes tailles de grains considérées dans ce travail (entre 0.1mm et 2mm). On montre également que la distribution de la contrainte intergranulaire est de moins en moins parabolique lorsque le grain s'aplatit. Il en est de même lorsque la taille de grain est plus faible, donc lorsque la diffusionest le processus dominant. La loi de fluage (approchée) qui donne la vitesse de raccourcissement du grain en fonction de la force thermodynamique (sans l'énergie d'Helmholtz) permet de constater que plus la taille de grain diminue, plus le processus de diffusion est rapide : la dissolution est dans ce cas le mécanisme qui gouverne le transfert en solution. A une échelle plus petite, on s'intéresse à la stabilité d'une interface solide/fluide en faisantune analyse de stabilité en 3D. Le mode d'instabilité dominant est une onde dont le front est perpendiculaire à la direction de la contrainte effective de compression maximale. Les résultats de cette analyse sont cohérents avec les observations expérimentales en ce qui concerne l'orientation et la longueur d'onde de l'instabilité. La non-conformité concernant les gradients des longueurs d'ondes et le taux de croissance sont discutés.
• Influence de l'orientation des hydrures sur les modes de déformation, d'endommagement et de rupture du Zircaloy-4 hydruré.
  
  • Racine Aude
  , 2005. Le Zircaloy-4 est un alliage de zirconium utilisé dans la fabrication des tubes de gainage de combustible nucléaire. Durant la période de fonctionnement, l'oxydation des tubes par l'eau du circuit primaire engendre une diffusion d'hydrogène dans le Zircaloy qui peut ensuite précipiter sous forme d'hydrures de zirconium selon la limite de solubilité de l'hydrogène dans le zirconium à la température considérée. La fragilisation induite par la précipitation d'hydrures dépend de nombreux paramètres, notamment de la teneur en hydrogène et de l'orientation des hydrures par rapport à la sollicitation. Ce travail de thèse a consisté à étudier l'influence de la présence d'hydrures radiaux pour deux teneurs en hydrogène (200 et 500 ppm) à température ambiante, sur les modes de déformation, d'endommagement et de rupture du matériau dans sa finition industrielle, le Zircaloy-4 détendu. Pour cela, des essais de traction sur anneau ont été réalisés, au cours desquels la technique de corrélation d'images numériques a été utilisée pour accéder aux champs de déformation, à l'échelle globale (essais macroscopiques) ou à l'échelle locale (essais in-situ sous MEB). L'étude des champs de déformation macroscopique et des faciès de rupture nous permet de distinguer trois classes parmi les différentes configurations étudiées : d'abord, les échantillons dont la rupture est ductile, ceux pour lesquels elle est fragile et enfin ceux dont la rupture est fragile après déformation ductile. Les champs de déformation locaux en revanche ne sont pas notablement modifiés par la présence d'hydrures. Certaines informations issues des champs de déformation macroscopique ainsi que des données quantitatives sur la distribution d'orientation des hydrures obtenues par analyse d'images, ont permis de formuler un critère de rupture pour le matériau hydruré à 200 ppm. Ce critère basé sur la mécanique de l'endommagement non-couplé permet de reproduire les courbes de comportement obtenues expérimentalement pour les trois distributions d'orientation des hydrures étudiées.
• Effets de taille et d'interphase sur le comportement mécanique de nanocomposites particulaires.
  
  • Marcadon Vincent
  , 2005. La motivation de ce travail est la mise au point d'outils permettant de prédire des effets de taille sur le comportement mécanique de nanocomposites particulaires. On se propose d'introduire des informations spécifiques du comportement à l'échelle atomique, par le biais de simulations de Dynamique Moléculaire (DM), dans des modèles d'homogénéisation du comportement mécanique global de matériaux hétérogènes (approche micromécanique). L'intérêt de la démarche proposée au cours de ces travaux réside dans le fait qu'elle peut s'étendre au cas plus général de la prise en compte de longueurs caractéristiques dans les matériaux hétérogènes. L'étude de nanocomposites virtuels par le biais de simulations de DM met en évidence l'existence d'une i! nterphase de matrice perturbée entourant les inclusions. Ces systèmes virtuels sont composés d'inclusions de silice noyées dans une matrice polymère. L'étendue de ces perturbations, observées sur l'architecture des chaînes de polymère, est indépendante de la taille des inclusions et du taux de renforts, mais décroît lorsque la température augmente. Via la considération de cette interphase d'épaisseur fixe entourant les nanoparticules, un intérêt particulier est porté sur l'introduction, dans les modèles micromécaniques, d'un effet de taille des inclusions sur les propriétés mécaniques effectives des nanocomposites. Pour les faibles fractions volumiques d'inclusions, la prise en compte d'un seul motif de type 3 phases se révèle pertinente. L'étude du comportement mécanique des nanocomposites virtuels, au tr! avers de la DM, met en évidence un phénomène de! renforc ement des modules effectifs et un effet de taille des particules. La confrontation avec les modèles micromécaniques et la détermination par méthode inverse des modules élastiques de l'interphase grâce au modèle "3+1-phases" permettent d'expliquer les phénomènes de renforcement observés en DM dans le cas d'une interphase plus souple que la matrice.
• Biomechanical Characterization of biological materials by Means of Optical Technique : Applications to Tendons
  
  • Brèque Cyril
  • Crepin Jerome
  • Bornert Michel
  , 2005.
• Influence de la microstructure sur le chemin de fissuration des TiAl
  
  • Héripré Eva
  • Crépin Jérôme
  • Roos Arjen
  • Chaboche Jean Louis
  , 2005. Cet article présente une étude micromécanique permettant de comprendre les mécanismes d'apparition et de propagation des fissures dans les aluminiures de titane. Pour cela une procédure expérimentale a été mise en place pour visualiser pas à pas l'avancée des fissures au sein de différentes microstructures. L'échantillon préentaillé est analysé par EBSD ce qui permet de connaître la microstructure ainsi que l'orientation cristalline des grains au niveau de l'entaille et dans toute la zone prévue pour l'avancée de la fissure. La superposition de cette image de microstructure avec celle de la fissure prise durant l'essai de flexion effectué sous Microscope Electronique à Balayage (MEB) permet de comprendre l'influence de la microstructure sur le chemin emprunté par la fissure. Les résultats des calculs par éléments finis élasto-plastiques cristallins effectués sur la microstructure obtenue expérimentalement par EBSD permet de connaître les champs de déformation et de contraintes et de relier leur intensité à l'apparition des fissures.
• Experimental and numerical study of plastic behaviour and crack propagation in gamma based TiAl microstructures.
  
  • Heripre Eva
  • Crepin Jerome
  • Roos Arjen
  • Serre Ingrid
  • Chaboche Jean Louis
  , 2005.
• Identification of constitutive laws by inverse method based on ebsd, microextensometry and finite elements simulations. Application to zirconium grade 702
  
  • Dexet Marie
  • Crepin Jerome
  • Gelebart Lionel
  , 2005.
• Identification d’obstacles en acoustique dans des domaines tridimensionnels bornés
  
  • Nemitz Nicolas
  • Bonnet Marc
  , 2005. Cette communication concerne l’identification d’obstacles dans un domaine acoustique tridimensionnel borné. L’approche présentée repose sur deux ingrédients essentiels. Le premier est l’utilisation d’une méthode d’équations intégrales rapide fondée sur la fast multipole method, grâce à laquelle il est possible d’aborder ce type de problème d’inversion sur des configurations tridimensionnelles bornées de longueurs caractéristiques relativement grandes par rapport à la longueur d’onde acoustique. Le second est le gradient topologique de la fonction coût associée au problème inverse, permettant de déterminer les zones du domaine acoustique dans lesquelles l’introduction virtuelle d’un obstacle infinitésimal induit une diminution de la fonction coût. Cela permet de guider le choix de conditions initiales pour la mise en œuvre ultérieure d’un algorithme d’inversion reposant sur l’optimisation de la fonction coût. Ces deux aspects sont présentés et illustrés sur un exemple numérique.
• Étude de l'application des conditions aux limites lors d'un couplage EBSD/Microextensométrie/Eléments finis
  
  • Dexet Marie
  • Crépin Jérôme
  • Gélébart Lionel
  • Sauzay Maxime
  • Zaoui André
  , 2005. Cet article s’inscrit dans le développement d’une démarche d’identification des paramètres d’une loi de comportement cristalline utilisée pour des simulations numériques par éléments finis. Nous nous attacherons dans un premier temps, à décrire la méthode utilisée pour cette étude. Puis dans une seconde partie, l’accent sera mis sur la description d’un trajet de chargement réaliste lors des simulations numériques. Différentes façons d’appliquer les conditions aux limites expérimentales seront envisagées et discutées au travers des résultats des simulations numériques.
• Le modèle standard généralisé non local : une théorie consistante du gradient
  
  • Andrieux Stéphane
  • Nguyen Quoc Son
  , 2005. On développe une théorie du gradient basée sur une formulation du modèle standard généralisé pour inclure d'une manière simple et consistante les gradients de la température et des paramètres internes comme des variables d'état supplémentaires. Cette théorie est construite à partir d'une formulation globale des idées de base de la thermodynamique des milieux continus, elle conduit des expressions appropriées de l'entropie et de l'énergie interne en fonction de l'énergie libre. Les équations locales en sont ensuite déduites. Le formalisme du potentiel de dissipation s'applique comme dans le cadre de la théorie classique à partir de l'analyse de la dissipation
• Identification par exploitation de mesures de champs
  
  • Bonnet Marc
  , 2005. La caractérisation de la réponse mécanique de matériaux ou structures à l'aide de mesures de champs constitue une approche prometteuse en mécanique expérimentale. Il s'agit d'effectuer et d'exploiter des expériences donnant lieu à des états de déformation hétérogènes. En particulier, on cherche à partir de mesures de champs cinématiques à identifier le maximum de paramètres impliqués dans les mesures. Parmi les avantages potentiels figurent la diminution du nombre de tests et la possibilité de définir des configurations expérimentales optimales, non limitées par une contrainte d'homogénéité. Contrairement au cas homogène, le lien entre les paramètres de comportement (ou autres) et les mesures de champs est implicite, à travers les équations de comportement, de compatibilité et d'équilibre. En pratique, ces équations sont en général utilisées dans une forme faible, avec de nombreuses variantes parmi lesquelles choisir. Plusieurs stratégies spécifiquement destinées à l'identification de paramètres de comportement à partir de mesures de champs cinématiques sont actuellement en cours de développement et d'analyse dans plusieurs équipes françaises. Ces travaux sont fédérés sous l'égide du GDR 2519 du CNRS, cadre dans lequel les équipes impliquées s'emploient actuellement à la classification de ces techniques et à l'étude comparative de leurs performances pour des jeux de données réels. Cette communication a pour but de présenter l'état actuel de cette synthèse et les résultats disponibles au moment de la conférence.
• Elastic perfectly plastic structures with temperature dependent elastic coefficients
  
  • Halphen Bernard
  Comptes Rendus. Mécanique, Académie des sciences (Paris), 2005, 333, pp.617-621. We study the evolution of elastic perfectly plastic structures where the elastic coefficients depend on temperature, as they are subjected to classical loading and given variation of the temperature field. We prove varitional theorems for the instantaneous fields of velocities and stress rates, and establish the generalized differential equation for the evolution of the stress field.
• Identification of constitutive laws by inverse method based on ebsd, microextensometry and finite elements simulations. Application to zirconium grade 702.
  
  • Dexet Marie
  • Crepin Jerome
  • Gelebart Lionel
  • Zaoui André
  , 2005.
• Experimental investigation of strain, damage and failure of hydrided Zircaloy-4 with various hydrides orientations
  
  • Racine Aude
  • Bornert Michel
  • Sainte Catherine Claude
  • Cappelaere Chantal
  • Caldemaison Daniel
  , 2005.
• Homogénéisation variationnelle pour l'analyse des déformations à chaud d'aciers biphasés
  
  • Rupin Nicolas
  • Bornert Michel
  • Gilormini Pierre
  • Pinna Christophe
  • Zaoui André
  , 2005. La définition de processus d’élaboration des matériaux repose sur une approche principalement empirique qui peut s’avérer longue et coûteuse. Afin d’améliorer cette démarche, un outil numérique de prédiction, basé sur l’homogénéisation variationnelle, permettant d’avoir une idée du comportement mécanique et de la configuration cristallographique au cours du formage a été développé ces dernières années. Ce modèle est étendu afin de prendre en compte l’évolution de polycristaux comprenant deux phases cristallographiques distinctes et ainsi de se rapprocher de certains matériaux utilisés en pratique. Un premier exemple est traité ici et comparé à des modélisations plus classiques.
• A thermodynamical description of wear
  
  • Stolz Claude
  , 2005.
• Modelling tyres wear: Local approach
  
  • Delattre Benoit
  • Duval Rachel-Marie Pradeilles
  • Stolz Claude
  , 2017 (1), pp.579-584. Mild wear of rubber-like materials in frictional contact is considered through particular abrasion patterns’ study. A local constitutive law is introduced within geometrical and energetic considerations. Mesoscopic easily accessible experimental data are used to identify the material parameters. A local wear criterion is presented and two examples of wear parameters determination are presented, considering a classical phenomenological global wear model, Thomas’ one. The purpose of this model is to be further implemented into finite element programs. (10.1201/9781315140216-99)
  DOI : 10.1201/9781315140216-99
• Modelling of cement suspension flow in granular porous media
  
  • Saada Z.
  • Canou Jean
  • Dormieux L.
  • Dupla J.-C.
  • Maghous S.
  International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, Wiley, 2005, 29 (7), pp.691-711.
• Réseau Bayésien Aplati pour l'Inférence dans les HMM hiérarchiques factorisés et Apprentissage avec peu de données
  
  • Gelly Sylvain
  • Bredeche Nicolas
  • Sebag Michèle
  , 2005, pp.pp.143-144. HMM and markov model are known to not behave very well with regards to the scaling problem. In order to address this, we study extension towards hierarchisation (Shai Fine, 1998; Theocharous et al., 2004) and factorisation (Ghahramani & Jordan, 1997).
• Modèles d'homogénéisation pour les polycristaux viscoplastiques polyphasés
  
  • Bornert Michel
  • Gilormini P.
  • Pinna C.
  • Rupin N.
  • Zaoui A.
  , 2005.
• Combination of computational crystal plasticity modelling and microstrain field measurements techniques for the analysis of TiAl behaviour
  
  • Chaboche Jean Louis
  • Heripre Eva
  • Roos Arjen
  • Crepin Jerome
  , 2005.
• Approche eulérienne et interaction fluide-structure pour la simulation du Friction Stir Welding
  
  • Bastier Arnaud
  • Maitournam Habibou
  • Van Ky Dang
  • Roger Frédéric
  , 2005. Le travail présenté dans cet article décrit une méthode de calcul destinée à la simulation en deux étapes d'un procédé de soudage appelé Friction Stir Welding. La première étape consiste en une approche eulérienne du problème thermomécanique. Elle permet d'avoir accès aux champs de température, de vitesse et de pression à l'aide d'une résolution numérique par éléments finis mixtes. Les résultats obtenus sont comparés avec des données issues de la littérature. La seconde étape, plus originale, est basée sur des principes utilisés pour la résolution de problèmes d'interaction fluide-structure. Ces seconds calculs, utilisant les résultats précédents, permettent d'avoir accès à l'état résiduel après soudage et donc de connaître l'état mécanique de l'assemblage. Enfin, pour des questions de gain de temps, ce procédé est vu comme un problème stationnaire donc seul la phase stationnaire du Friction Stir Welding sera simulée dans l'ensemble de ce travail.
• Identification d'obstacles en acoustique dans des domaines tridimensionnels bornés
  
  • Nemitz Nicolas
  • Bonnet Marc
  , 2005. Cette communication concerne l'identification d'obstacles dans un domaine acoustique tridimensionnel borné. L'approche présentée repose sur deux ingrédients essentiels. Le premier est l'utilisation d'une méthode d'équations intégrales rapide fondée sur la fast multi-pole method, grâce à laquelle il est possible d'aborder ce type de problème d'inversion sur des configurations tridimensionnelles bornées de longueurs caractéristiques relativement grandes par rapport à la longueur d'onde acoustique. Le second est le gradient topologique de la fonction coût associée au problème inverse, permettant de déterminer les zones du domaine acoustique dans lesquelles l'introduction virtuelle d'un obstacle infinitésimal induit une diminution de la fonction coût. Cela permet de guider le choix de conditions initiales pour la mise en œuvre ultérieure d'un algorithme d'inversion reposant sur l'optimisation de la fonction coût. Ces deux aspects sont présentés et illustrés sur un exemple numérique.