Thèse soutenue

Modélisation numérique de l'amorçage et la propagation des fissures dans les tôles métalliques ductiles pour les simulations de crash
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Auteur / Autrice : Valentin Davaze
Direction : Jacques Besson
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance le 11/12/2019
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ENSMP MAT. Centre des matériaux (Evry, Essonne)
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Jean-Philippe Ponthot
Examinateurs / Examinatrices : Jacques Besson, Claire Gauthier, Sylvia Feld-Payet, Bertrand Langrand, Nicolas Vallino
Rapporteurs / Rapporteuses : Khémais Saanouni, Dirk Mohr

Résumé

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Lors d’un crash automobile, les pièces faites de tôles métalliques sont sujettes à rupture. La rupture des matériauxductiles n’est actuellement pas prédite de manière fiable dans un contexte industriel, entraînant des coûts et délaissupplémentaires sur la conception. Cette problématique est alors abordée dans cette thèse CIFRE du Groupe PSAmenée en collaboration avec l’Onera et le Centre des Matériaux. L’objectif de ces travaux est de développer et d’implanterune stratégie numérique fiable de prédiction de fissure par la méthode des Éléments Finis (EF) dans les calculs de crashautomobile. Une première partie de ce travail consiste en la caractérisation puis la modélisation du comportementjusqu’à l’amorçage d’un matériau ductile représentatif: les tôles d’acier DP450. Pour ce faire, des essais sont réaliséssur une large gamme de vitesses de chargement, de triaxialités, et à différentes températures. À partir des résultatsobtenus, un modèle numérique de comportement est établi en tenant compte des différents phénomènes observésinfluençant la fissuration: la plasticité, les effets de vitesse et l’endommagement. Le modèle ainsi défini permet de tenircompte de la plupart des phénomènes observés. Cependant, le recours aux modèles adoucissants pour la modélisationde l’endommagement et des effets thermiques à haute vitesse entraîne une dépendance pathologique des résultatsau maillage utilisé (taille, orientation). Ce problème est résolu par l’implantation d’une méthode de régularisation non-localeadaptée aux calculs en dynamique rapide. Une variable non-locale est alors calculée à travers l’enrichissementd’éléments finis (solides et coques). Celle-ci est traitée comme un nouveau degré de liberté, facilitant ainsi l’échange del’information entre les éléments tout en conservant la parallélisation du code. Cette variable est ensuite introduite dansles équations constitutives permettant par la suite d’obtenir l’indépendance des résultats au maillage. La validation del’approche proposée est finalement réalisée grâce à la confrontation avec des résultats expérimentaux.