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Description avancée de l'endommagement et de son rôle dans les lois de comportement des matériaux CMC

Mathématiques - Analyse numérique - Simulation Mécanique, énergétique, génie des procédés, génie civil Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Les matériaux composites à matrice céramiques sont employés pour leur haute résistance mécanique en température (1000°C et plus). Quelle que soit la famille de CMC (oxyde/oxyde, renfort carbone, renfort SiC), ces matériaux fonctionnent par le biais d’un endommagement qui survient dès les premières sollicitations. Pour un grand nombre d’entre eux, le domaine élastique est quasiment inexistant. Il est dès lors nécessaire de proposer un modèle de loi de comportement rendant compte de cet endommagement et de son effet sur le comportement mécanique. Nous proposons dans le cadre de cette thèse de développer des formalismes permettant de prendre en compte des phénomènes jusque là traités de manière phénoménologique :

-Le frottement provoqué lors de la fermeture des fissures, responsable de l'hystérésis constatée lors des cycles de charge/décharge et également responsable de la restauration des modules élastiques en compression ;

-Le caractère tensoriel de l'endommagement dans certaines familles de CMC, qui est actuellement modélisé par un modèle dit pseudo-tensoriel sans que le formalisme tensoriel exact n'ait été suffisamment développé.

L'objectif de la thèse est de développer des formalismes physiques solides pouvant mener à des lois de comportement utilisables dans des codes éléments finis tout en étant compatibles des moyens de calcul actuels. Dans le cas de problèmes complexes, elles pourront à défaut servir à valider et améliorer les approches existantes.

Ces développements seront illustrés par l'application à des matériaux C/SiC (renfort carbone à fibres continues). Les données expérimentales à température ambiante et en température seront obtenues pour partie au sein du laboratoire notamment par des essais in situ sous tomographie X mais également par le biais d’une collaboration déjà engagée avec un laboratoire universitaire (Mines d'Albi).

Enfin, ces développements des modèles de loi de comportement se feront en collaboration avec l'ONERA au sein duquel plusieurs semaines de travail sont prévues.

Laboratoire

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