UPThèses

Ces travaux concernent la modélisation d'une classe de composites particulaires fortement chargés s'endommageant par décohésion aux interfaces grains/matrice. Pour ce faire, une technique de transition d'échelle qualifiée d'"approche morphologique" (AM) a été choisie. Elle a été formulée par Nadot et al. (2006) pour un état d'endommagement donné, par extension des travaux de Christoffersen (1983). Un ensemble d'outils nécessaires à la description de l'évolution de l'endommagement (critères de nucléation, de fermeture et de réouverture de défauts) est ici formulé. Une première évaluation de l'AM ainsi complétée est ensuite proposée pour des constituants élastiques linéaires isotropes. Elle est réalisée à l'aide d'une procédure de résolution numérique discrète permettant de rendre compte de la chronologie de l'ensemble des nucléations, fermetures et réouvertures des défauts. Un algorithme de prédiction-correction permet en particulier d'adapter automatiquement le pilotage du chargement au séquençage des nucléations assurant ainsi une bonne prise en compte de leurs effets sur l'estimation des champs locaux et de la réponse homogénéisée. Sur quelques trajets de chargement significatifs, on montre les capacités de l'AM à décrire qualitativement la forme prise par l'endommagement (position, orientation,morphologie des défauts),, ainsi que ses effets aux deux échelles (effets unilatéraux, couplages entre anisotropies initiale et induite, quantification des différentes contributions formant les déformations locales...). Enfin, les bases de futures extensions, comme la prise en compte du caractère viscoélastique de la matrice ou encore la transposition au cadre plus réaliste des transformations finies, sont posées.

Lorsqu'un matériau est soumis `a une onde de choc non-soutenue suffisamment intense pour induire sa fusion, les contraintes de traction générées à la réflexion de cette onde sur une surface libre se développent au sein d'un milieu liquide. Il en résulte un processus de fragmentation dynamique, appelé micro-écaillage, qui conduit à la création d'un nuage de fines gouttelettes. L'objectif de la thèse est d'améliorer la compréhension de ce phénomène afin d'en proposer une modélisation physique. Le travail expérimental, combinant des essais d'impact de plaques et de choc laser sur l'étain, permet de constituer une base de données de référence sur le micro-écaillage. Des d´eveloppements théoriques et numériques, reposant sur l'analyse de modèles existants fondés sur une approche énergétique globale, conduisent à la formulation d'un critère de fragmentation approprié au micro-écaillage, implémenté dans un code de calcul. Les résultats des simulations apportent une première description du nuage de particules : distributions de tailles, de vitesses et état du liquide qui les compose. En parallèle, une seconde approche de modélisation est entreprise pour mieux cerner les mécanismes physiques élémentaires mis en jeu lors du micro-écaillage. Motivée par des observations expérimentales, l'étude micro-mécanique d'une sphère creuse constituée d'étain liquide en expansion dynamique permet de d´ecrire l'évolution de la cavitation au sein des métaux liquides et d'en déduire les conditions pour lesquelles celle-ci peut effectivement conduire à la fragmentation. Les résultats de cette étude confortent certaines prédictions du modèle de fragmentation fondé sur une approche énergétique globale.