Développement d'une stratégie d'identification des paramètres par recalage de modèle éléments finis à partir de mesures par corrélation d'images : vers l'application à un modèle d'endommagement non local

Development of a parameter identification strategy using Finite Element Model Updating on Digital Image Correlation measurements : towards the application to a non-local model

• Auteur / Autrice : Francesco Bettonte
• Direction : Jacques Besson, Sylvia Feld-Payet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance le 13/11/2017
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ENSMP MAT. Centre des matériaux (Evry, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Doquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Besson, Sylvia Feld-Payet, Jean-Noël Périé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Sophie Caro, Marc Geers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Ductilité

Matériaux

Mots clés libres

Endommagement ductile

Femu

Identification des paramètres

Conditions au bord mesurées

Grandes déformations

Corrélation d'images digitales

Ductile damage

Femu

Parameter identification

Measured boundary conditions

Finite strain

Digital image correlation

Résumé

Cette thèse a pour objectif le développement d'une stratégie d'identification des paramètres de plasticité et d'endommagement jusqu'à amorçage, pour des métaux ductiles.Un formalisme logarithmique est utilisé pour simuler les grandes déformations subies par les éprouvettes et une formulation non-locale multi-champ permet de simuler l'adoucissement indépendamment du maillage utilisé et d'éviter le verrouillage volumique.La Corrélation d'Images Digitales est utilisée pour obtenir des mesures hétérogènes plein champ à partir d'éprouvettes entaillées.La stratégie proposée s'appuie sur des observations microscopiques et sur une approche d'identification par recalage de modèle éléments finis (FEMU), visant à minimiser l'écart entre une mesure et son pendant simulé. L'écart est exprimé en termes de force et déplacement grâce à une normalisation appropriée. L'application de la FEMU est guidée par des analyses de sensibilité.La robustesse de la comparaison essai-calcul est assurée par l'application de conditions au bord mesurées. L'effet négatif de l’incertitude de mesure est mis en évidence et une solution de filtrage innovante est proposée.La stratégie est appliquée pour l'identification des paramètres de l'alliage Inconel625. Elle permet de reproduire l'amorçage pour des éprouvettes planes, en termes de réponse macroscopique et de localisation des sites d'amorçage.

This thesis proposes an identification strategy for plastic behaviour and damage up to the onset of fracture, for an application to ductile metals.A logarithmic finite strain formulation is used to simulate the large deformations undergone by the specimens, while a locking-free non-local formulation allows a mesh independent simulation of the softening behaviour.Digital Image Correlation is used to obtain heterogeneous full-field measurements from tensile tests on notched specimens.The identification strategy is based both on microscopic observations and on a Finite Element Model Updating (FEMU) technique, according to which the parameters are identified by minimizing the discrepancy between experiment and simulation. The discrepancy is quantified both in terms of displacement and force thanks to an appropriate normalization. The application of FEMU is guided using sensitivity analysis.The robustness of the comparison between simulation and measurement is ensured by prescribing measured displacements as boundary conditions for the simulation. The negative effect of the measurement uncertainty is underlined, and an innovative filtering approach is proposed.The proposed strategy is used to identify the materials' parameters of alloy Inconel625. It allows to reproduce the onset of fracture for flat specimens, both in terms of macroscopic response and crack initiation location.