Essais virtuels et modèle statistique de multifissuration transverse des fils dans les composites tissés à matrice céramique

Virtual testing and statistical model of transverse multiple cracking of tows in ceramic matrix composites

• Auteur / Autrice : Pierre Pineau
• Direction : Jacques Lamon, Pierre Ladevèze
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et ingénierie
• Date : Soutenance le 15/12/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Guitard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Castéra
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Boisse, Djimédo Kondo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse multiéchelle

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Modèles mathématiques

Fissuration

Composites à matrice céramique

Mots clés libres

Composites tissés

Approche multiéchelle

Loi de comportement

Endommagement

Multifissuration

Woven composites

Multiscale modeling

Mechanical behavior

Damage

Cracking

Résumé

Ce travail concerne l’étude et la modélisation du phénomène de multifissuration transversedes fils dans les CMC tissés. Sa connaissance est fondamentale pour déterminer soneffet sur les champs de contraintes, la progression des endommagements et la durée de viedu matériau.À partir d’observations sur des coupes de CMC, des matériaux virtuels sont développéset des essais virtuels réalisés. Différentes séquences de fissuration transverse sont simuléessur diverses microstructures de CMC. Ces simulations se substituent à des observations expérimentalesimpossibles à réaliser.Un modèle statistique de multifissuration est développé sur la base du principe dumaillon faible appliqué à une distribution ponctuelle de Poisson. Les singularités micostructurellessont représentées par des défauts dans un milieu homogène équivalent (MHE).Les modifications des fonctions de distribution au cours de la multifissuration sont modélisées.Le modèle statistique permet de réaliser un changement d’échelle à la suite duquel lamultifissuration transverse est simulée dans le MHE avec une réduction des temps de calculde l’ordre de 90%.

This work deals with the study and modeling of multiple crakcing of tows in wovenCMCs. Its understanding is fundamental to determine the effect on stress fields, the evolutionof damage and the lifetime of material.From observations on real CMC pieces, virtual materials are developed and multiplecracking virtual testing is achieved. Different scenarii are simulated on various CMC microstructures.These simulations are a substitute for impossible experimental observations.A statistical model for multiple cracking based on the weakest link principle applied to adistribution of Poisson is developed. Micostructural singularities are represented by defectsin a homogeneous medium equivalent (EHM). Modifications of distribution functions duringthe multicracking are modeled.The statistical model realizes a scale changing : transverse multicracking is simulated inthe EHM with a reduction of almost 90% for computational time.