Simulation numérique de la propagation de fissures dans les matériaux à gradient fonctionnel

Abstract

الملخص: إن وجود الشقوق داخل المواد ذات التدرج الوظيفي يشكل عائقا للتنبؤ بمسار توسع هذه الشقوق عن طريق المحاكاة الرقمية. إذا كان الحمل المطبق أو شكل العينة غير متناظرين بالنسبة لمحور الشق، يكون الانكسار عن طريق الوضع المختلط (1+2). لذلك، من الضروري استخدام معايير التصدع لتحديد مسار نمو الشقوق. يرتكز الهدف الأساسي لهذه الأطروحة على دراسة رقمية عن طريق محاكاة مسار الشقوق في المواد ذات التدرج الوظيفي، وهذا تحت تأثير الحمل المطبق ميكانيكيا و ميكانيكيا-حراريا في الوضع المختلط (1+2) لميكانيكا التصدع. لهذا الغرض، تم خصيصا تطوير برامج رقمية ثم دمجها في برنامج حساب بطريقة العناصر المتناهية. في الأخير، تم الأخذ بعين الاعتبار العوامل المؤثرة في سلوك الشقوق و نموها داخل هذا النوع من المواد. ---------------------------------------------- Résumé : La présence de fissures dans les matériaux à gradient fonctionnel (FGM) pose le problème du trajet de fissuration lors de la simulation de la propagation. Lorsque qu’il n’y a pas de symétrie de chargement ou de la géométrie par rapport à l’axe de la fissure, cette dernière ne se propage pas de façon rectiligne et la rupture se produit en mode mixte. Il faut alors utiliser des critères de bifurcation afin de déterminer la nouvelle orientation du trajet de fissuration L’objectif principal de ce travail est axé sur une étude numérique de la propagation de fissures dans les matériaux FGM sous les conditions de chargement mécanique et thermique en mode mixte. Des programmes numériques seront conçus spécialement et seront par la suite intégrés dans un code de calcul par éléments finis. Enfin, l’influence des différents paramètres sur le processus de propagation de fissure sera prise en considération. ---------------------------------------------- Abstract : The presence of cracks in functionally graded materials (FGM) can be problematic to predict numerically the crack path trajectory. When the loading or the geometry of the specimen are not symmetrical to the crack axis, the fracture occurs under mixed mode loading conditions. Therefore, it is necessary to use fracture criteria’s to determine the crack growth direction. The main purpose of this study is focused on a numerical simulation of crack path trajectory of FGM materials under mechanical and thermomechanical mixed mode loading. To this end, numerical programs are developed and integrated into a finite element code. Finally, the influence of different parameters on the crack behavior is considered.