Morphologie microstructurale et comportement mécanique ; caractérisations expérimentales, approches par bornes et estimations auto-cohérentes généralisées

Mirostructural morphology and mechanical behaviour ; experimental characterizations, bounds and generalized self-consistent estimatesI

• Auteur / Autrice : Michel Bornert
• Direction : André Zaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Marne-la-vallée, ENPC
• Jury : Président / Présidente : Pierre Suquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Graeme Walter Milton, Bernard Halphen, Claude Stolz
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pedro Ponte Castaneda, Dominique Jeulin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique

Micromécanique (physique du solide)

Matériaux

Mots clés libres

Elasticité non linéaire

Matériau hétérogène

Milieu aléatoire

Inclusion solide

Microstructure

Méthode numérique

Autocohérence

Effet non linéaire

Morphologie

Non linear elasticity

Heterogeneous material

Random medium material

Random medium solid inclusion

MicrostructureI

Numerical method

Self consistency

Non linear effect

Morphology

Résumé

Prévoir le comportement de matériaux hétérogènes aléatoires en fonction de la répartition spatiale des constituants reste un problème largement ouvert, dont on expose les enjeux, le formalisme et les diverses approches micromécaniques associées. Une étude expérimentale sur des matériaux biphasés fer/argent et fer/cuivre de morphologie matrice/inclusions ou à phases co-continues montre que l'influence des paramètres morphologiques est surtout sensible à l'échelle locale et concerne notamment les hétérogénéités de déformation, caractérisées en termes de moyennes par phase et de fonctions de distribution, mesurées grâce à une technique originale de micro-extensométrie. Les modelés classiques ne rendant pas compte des phénomènes observés, une nouvelle approche fondée sur la notion de motif morphologique représentatif est proposée. Un premier modèle à motifs multicouches admet une expression semi-analytique mais s'avère toujours insuffisant. Une description morphologique plus riche obtenue avec des motifs de structure interne quelconque en distribution ellipsoïdale conduit à des encadrements rigoureux et des estimations auto-cohérentes du comportement linéaire effectif. La théorie sous-jacente est exposée en détail, la signification physique véritable de ces modèles étant précisée. La mise en œuvre effective par des outils numériques conduit par exemple à de nouveaux résultats pour des composites anisotropes à renforts particulaires, dont on décrit ainsi correctement les interactions locales. La prise en compte de certains phénomènes de corrélation à grande distance observés expérimentalement dans le domaine non linéaire reste en revanche une question ouverte.