Prise en compte d'effets d'échelle en mécanique de la rupture tridimmensionnelle par une approche X-FEM multigrille localisée non-linéaire

A non-linear X-FEM multigrip strategy for size effects simulation in three-dimensional fracture mechanics problems

• Auteur / Autrice : Johann Rannou
• Direction : Marie-Christine Baietto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures (Lyon, INSA2007-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Fatigue

Éléments finis, Méthode des

Mécanique du contact

Résumé

Un nouvel outil permettant de résoudre des problèmes de mécanique de la rupture à caractères multiéchelles est développé. Il consiste à coupler la méthode des éléments finis étendus (X-FEM) permettant de mailler non explicitement une fissure avec une technique multigrille localisée. De cette manière, il est possible de prendre en compte l’évolution d’une fissure dont la taille caractéristique est de plusieurs ordres de grandeur inférieure à celle de l’ensemble de la structure. Des outils spécifiques sont utilisés en post-traitement afin de (i) déterminer les paramètres intervenant dans la loi de propagation utilisée ( les facteurs d’intensité des contraintes) et de (ii) faire évoluer la représentation numérique de la fissure (par l’intermédiaire de fonctions de niveau). Les résultats de simulation sont confrontés à des données expérimentales issues d’observations par microtomographie (collaboration MATEIS).

The eXtended Finite Element Method (X-FEM) and multigrip techniques are coupled to obtain a general numerical tool allowing for study of three-dimensional multiscale fracture mechanics problem. The scales ranging from the scale of the whole structure to those of the crack (that can differ from several order of magnitude) can be handled efficiently within the local multigrip framework. Specific improvements to the stress intensity factors computation and level sets definition and propagation are also provided. This numerical tool is applied to model 3-D fatigue crack propagation in an aluminium alloy. Comparisons with experimental data coming from X-ray microtomography experiments are provided (MATEIS and Propavanfis collaboration).