Contribution a la modelisation et a l'homogeneisation du comportement elastoplastique d'un joint de culasse

Contribution to the numerical modelling and to the homogenization of the elastoplastic behaviour of a cylinder head gasket

• Auteur / Autrice : PATRICE CARTRAUD
• Direction : Christian Wielgosz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

Ce travail propose quelques elements de reponse au probleme de la modelisation du comportement d'un joint de culasse. Plusieurs difficultes apparaissent puisque, outre son heterogeneite (le joint est constitue d'un carton et d'une ame en acier), le joint travaille dans le domaine des grandes deformations elastoplastiques. Dans une premiere partie, la modelisation du comportement elastoplastique du carton est abordee. Des essais triaxiaux de compression sont realises, et leur analyse mene a l'etude de la formulation du comportement elastoplastique en grandes deformations. La prise en compte de l'anisotropie de comportement conduit a adopter le cadre des milieux a configuration relachee avec une approche en referentiel tournant. Le probleme de recalage d'une loi de comportement elastoplastique est alors traite. Une analyse preliminaire permet de selectionner certains modeles, issus de la mecanique des sols, dont les constantes materielles sont identifiees. Finalement, deux modeles sont presentes, avec une elasticite non lineaire et anisotrope, un critere de plasticite de type cam-clay ou a deux mecanismes, et un ecrouissage isotrope. La seconde partie concerne l'homogeneisation du materiau constitutif du joint. Le materiau est periodique dans son plan, mais il faut obtenir sa loi de comportement equivalente en tridimensionnel. Apres une analyse critique des methodes classiques (modules effectifs, homogeneisation periodique), des methodes originales sont proposees, dans le cadre de la methode des moyennes, et sous l'hypothese d'un comportement microscopique elastique. Il est montre qu'on ne peut definir, en toute generalite, une technique d'homogeneisation de ce type de materiau, utilise comme joint entre deux structures. Cependant, pour une application donnee, certaines methodes sont a privilegier. Grace a un critere energetique, les differentes methodes sont classees, et situees par rapport aux methodes classiques precedentes. Quelques exemples viennent illustrer ces differentes methodes