Cette partie concerne l’étude de l’endommagement et la rupture de différents types de  matériaux de construction utilisés dans les industries de mécanique et de génie civil.  L’étude porte sur l’établissement des critères de rupture des matériaux présentant différents types de singularité, sur l’analyse de la formation de macro-fissure par la propagation de micro-fissures dans des matériaux hétérogènes, sur la modélisation du comportement à la rupture des matériaux cimentaires renforcés par des fibres synthétiques ou naturels et encore sur la modélisation non-locale de la rupture des matériaux.

Exemples de thèmes traités :

• DEVELOPPEMENT DES CRITERES DE RUPTURE DES MATERIAUX FRAGILES EN PRESENCE DE SINGULARITE QUELCONQUE :

  Le développement de ces critères permet de prévoir plus facilement la rupture des matériaux sous concentration de contrainte dans les cas généraux : trou, entaille ou fissure.

• ETUDE DE LA FORMATION DE MACRO-FISSURE DANS DES MATERIAUX HETEROGENES :

  Développement d’une méthode numérique pour simuler la formation de macro-fissure par la propagation de micro-fissures dans des matériaux hétérogènes avec micro-défauts (fissures, cavités, inclusions etc.).

• ETUDE DU COMPORTEMENT A LA RUPTURE DES MATERIAUX COMPOSITES RENFORCES PAR DES FIBRES SYNTHETIQUES OU NATURELS:

  Etude effectuée à l’aide des modélisations analytique, numérique et expérimentale sur les essais d’arrachement.

• MODELISATION NON LOCALE DE LA RUPTURE DE MATERIAUX :

  Développement d’un modèle numérique selon la théorie non-locale afin de prévoir l’amorçage puis suivre la propagation de fissures jusqu’à la rupture des matériaux fragiles

  Etude de la loi de comportement de matériaux hétérogènes afin d’appliquer le modèle non-local à la prévision de la rupture des matériaux hétérogènes.

Ce champ d’activité s’organise autour de deux thèmes :

• RUPTURE PAR FISSURATION DES STRUCTURES :

  Cette partie concerne la modélisation de l’endommagement et de la rupture et plus particulièrement en présence d’effets locaux. Il s’agit d’appliquer les outils de la mécanique de la rupture (linéaire et non-linéaire) au dimensionnement des structures. Les objectifs sont doubles, d’une part, ils concernent la description des champs mécaniques au voisinage de la pointe de la fissure et les énergies qui leur sont associées et d’autre part, ils traitent de l’évaluation de la nocivité d’une fissure en terme de la propagation de celle-ci. Deux champs d’étude sont alors abordés, l’un relatif à la modélisation de la singularité induite par la fissure et l’autre relatif aux critères de propagation et de bifurcation des fissures.

• ANALYSE PROBABILISTE DU COMPORTEMENT A RUPTURE :

  Cette partie porte sur le développement et la mise en œuvre de méthodes d’approximation analytiques et numériques permettant d’évaluer la probabilité qu’une longueur de fissure ou qu’un nombre de cycles à rupture atteignent des valeurs critiques sur des structures soumises aux chargements statiques et variables.

  Exemples de thèmes traités :

  • Développement d’une approche hamiltonienne en mécanique de la rupture.
  • Etablissement de critères de bifurcation de fissure en milieu élastoplastique.
  • Fiabilité/Rupture des assemblages soudés soumis à la fatigue.
  • Modélisation des champs mécaniques singuliers au voisinage des entailles en V.
  • Couplage Local/Global des critères de rupture
  • Rupture en milieu couplé Mécanique/Piezoélectrique

De nombreux composants mécaniques et structures industrielles sont soumis en service à des chargements variables au cours du temps, du fait des conditions d’utilisation rencontrées et en raison de leurs aléas. Certaines zones de ces composants sont de ce fait le siège d’états de contraintes uniaxiaux à amplitude variable, d’autres sont le siège d’états de contraintes multiaxiaux à amplitude constante (ou cycliques), le cas le plus général étant celui d’états de contraintes multiaxiaux et à amplitude variable.

Le calcul de tolérance au dommage et celui de la prévision de durée de vie à l’amorçage d’une fissure font appel à des outils spécifiques du dimensionnement en fatigue comme les lois d’endommagement et de cumul du dommage, les critères de fatigue multiaxiaux ou les méthodes de comptage des cycles.

Exemples de thèmes traités :

Développement de lois d’endommagement non-linéaires :

• Prise en compte de l’historique du chargement (effet de séquence) ou de l’ordre d’apparition des cycles, des petits cycles (cycles de contraintes inférieurs à la limite d’endurance du matériau) et de la contrainte moyenne des cycles rencontrés.
• Développement de lois d’endommagement adaptées à l’usage industriel.

Développement de critères de fatigue multiaxiaux, d’approche intégrale ou de type plan critique, qui visent à intégrer l’effet en fatigue du caractère multiaxial des états de contraintes rencontrés.

Influence des procédés de mise en œuvre et de fabrication des composants sur les propriétés de fatigue des matériaux (écrouissage, rugosité, bords de découpe, contraintes résiduelles, procédés d’assemblage comme les soudures).

Prise en compte du gradient des contraintes introduit par un défaut ou un accident géométrique qui génère simultanément deux effets contradictoires, celui du gradient lui-même, bénéfique à la tenue en fatigue et celui de la concentration de contraintes réductrice de la durée de vie du matériau

Le renforcement des structures concerne le renforcement par composites de structures en béton armé, bois ou maçonnerie. L’approche s’appuie sur les essais de composants de structures pour comprendre les mécanismes de rupture. Les résultats d’essais servent à développer des approches de modélisation numérique ou analytique.