Recherche Avancée

Thèse soutenue

Étude numérique du test d'indentation de Brinell couplage des méthodes d'éléments finis et d'éléments frontières

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Auteur / Autrice : Nathalie Guyot
Direction : Gérard Maurice
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique et énergétique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de science et génie des surfaces (Nancy ; ....-2008)

Résumé

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L’objectif de ce mémoire est d'étudier numériquement le test de Brinell et donc de résoudre le problème du contact entre un indenteur sphérique et un support déformables par la méthode des éléments finis. La première partie de cette étude est consacrée à la résolution du contact avec frottement en élasticité classique. Le frottement est modélisé à l'aide de la loi de Coulomb, pour laquelle nous testons deux régularisations. L’extrapolation des contraintes sur la surface de contact étant trop imprécise, nous calculons celles-ci par la méthode des éléments frontières, que nous couplons à notre programme général de résolution par éléments finis. Celui-ci nous donne des résultats en accord avec la théorie de Hertz, dans le cas sans frottement. Pour les calculs avec frottement, l'une des régularisations testées permet de mettre en évidence la partition de la surface de contact en zones d'adhérence et de glissement, et donne des résultats conformes à la solution analytique de Spence. Ce qui n'est pas le cas de la deuxième méthode de régularisation. La deuxième partie de ce mémoire consiste en l'étude du contact sans frottement en élastoplasticité. Nous décrivons le comportement élastoplastique à l'aide du modèle de Prandtl-Reuss (modèle d'écrouissage isotrope) associé au critère de plasticité de Von Mises. Nous avons réalisé des calculs avec écrouissage et en plasticité parfaite. Nos résultats, présentés sous forme de distribution de contraintes, d'évolution de la zone plastifiée et de déformée, sont conformes à ceux publiés par Johnson, et Sinclair et al. Ils sont, de plus, en accord avec différentes observations expérimentales. En particulier, en ce qui concerne la déformée, nous mettons en évidence les phénomènes de « sinking-in » et de « piling-up » selon que le matériau est écrouissable ou non.