LMA - Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique

[2020] Modélisation et simulation thermomécanique de la propagation de fissures dans des élastomères

L’objectif premier de cette thèse consiste à proposer des outils numériques performants pour simuler des problèmes de propagation de fissures en mode I dans des élastomères techniques dans le cadre de chargements monotones ou cycliques.

Encadrement

  • Directeur de thèse : Stéphane Lejeunes / Tel : 0484 525 59 / E-Mail : lejeunes@lma.cnrs-mrs.fr
  • Organisme rémunérant : Allocation MESR

Résumé :

Pour atteindre l’objectif de la thèse, nous nous appuierons d’une part sur des modèles avancés du comportement du matériau (grandes déformations, viscosité nonlinéaire, effet Payne et Mullins, elasticité entropique et couplages thermomécaniques) et d’autre part sur des résultats expérimentaux issus de la littérature. La modélisation de la propagation des fissures pourra être traitée par une approche variationnelle de la rupture avec la méthode dite en champs de phase. Des outils théoriques ont déjà été développé dans ce sens dans un contexte thermomécanique qu’il faudra étendre au comportement spécifique des élastomères dissipatifs. Sur le plan numérique, nous utiliserons l’analyse Isogéométrique qui se base sur des fonctions d’approximations permettant de décrire exactement des géométries complexes. Les développements seront intégrés dans une plateforme de calcul qui est développée au laboratoire et qui permet d’utiliser à la fois des éléments-finis classiques et de l’analyse isogéométrique. L’objectif secondaire de cette thèse consiste à s’intéresser au problème particulier des élastomères cristallisables sous tension. Ce changement de phase du matériau induit des propriétés de propagation très particulières : renforcement ou bifurcation de fissures en chargement cyclique. Des modèles thermomécaniques macroscopique de la cristallisation induite commence aujourd’hui à être disponibles dans la littérature. Ces effets sont bien connus sur le plan industriel est représentent un enjeu majeur pour quantités d’applications.

Profil du candidat recherché :

mécanicien du solide avec de bonnes connaissances en modélisation du comportement des matériaux et une sensibilité pour les aspects numériques.

Publications sur le sujet :

- Delattre, A. ; Lejeunes, S. ; Lacroix, F. ; Méo, S. : On the dynamical multi-axial behavior of filled rubbers at different temperatures : experimental characterization and constitutive modeling. International Journal of Solids and Structures 90 (2016) 178-193
- Miehe, C. ; Schänzel, L.M. : Phase field modeling of fracture in rubbery polymers. Part I : Finite elasticity coupled with brittle failure. Journal of the Mechanics and Physics of Solids 65 (2014) 93-113
- Miehe, C. ; Welschinger, F. ; Hofacker, M. : Thermodynamically consistent phase-field models of fracture : Variational principles and multi-field FE implementations. International Journal for Numerical Methods in Engineering 83 (2010) 1273-1311
- Behnke, R. ; Berger, T. ; Kaliske, M. : Numerical modeling of time- and temperature-dependent strain-induced crystallization in rubber. International Journal of Solids and Structures 141-142 (2018) 15-34
- Rublon, P. : Etude expérimentale multi-échelle de la propagation de fissure de fatigue dans le caoutchouc naturel. Thèse de l ‘école Centrale Nantes (2013)
- Eyheramendy, D. ; Lejeunes, S. ; Saad, R. ; Zhang, L. : Advances in symbolic and numerical approaches in computational mechanics, Chapter 3. Saxe-Cobourg Publications (2014) 61-88



Insertion professionnelle après thèse : publique et/ou privée


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