Loi de propagation de fissure de fatigue sous chargement complexe fondée sur le comportement elasto-plastique du milieu – MIXMODFATFIS

1- Contexte scientifique et objectifs du projet La représentation des champs de déplacement sous forme de projection sur une base de champs bien choisie pour chaque famille de problèmes (vibrations, fissuration ...) est une stratégie employée dans de nombreux domaines de la mécanique (calcul, mesure ...). Dans ce contexte général, deux approches sont développées actuellement pour la fissuration par les partenaires de ce projet. L'une porte sur le développement de techniques intégrées de mesure de champs par voie optique et l'autre sur la modélisation de la fissuration par fatigue sous chargement variable. L'objectif de ce projet est de développer une loi de fissuration par fatigue en modes mixtes non-proportionnels avec effets mémoire débouchant sur un outil d'analyse expérimental et sur un outil de simulation de la fissuration, tous deux fondés sur la même hypothèse de projection afin de pouvoir valider et identifier les paramètres du modèle expérimentalement. Ce sujet est particulièrement original au niveau international et répond à une forte demande d'évolution des modèles de fissuration par fatigue afin qu'ils puissent traiter des sollicitations plus complexes. De nombreuses situations (ex fatigue de contact) conduisent à des sollicitations des fissures en modes mixtes non-proportionnels. Or, des effets de synergie entre modes sont observés, qui restent encore mal compris, et conduisent à des vitesses de fissuration supérieures à celles calculées par les approches conventionnelles fondées sur les amplitudes (DKI, DKII) associées à chacun des modes. Les chargements non-proportionnels conduisent à s'interroger sur la notion de « cycles » et sur la pratique consistant à déterminer indépendamment des amplitudes pour chacune des composantes du chargement. S'affranchir de cette difficulté, implique de se tourner vers une représentation temporelle et non plus cyclique (Loi de Paris) de la vitesse de fissuration. Cette démarche a déjà été effectuée pour la fissuration par fatigue en mode I sous chargement d'amplitude variable. La base du modèle est une projection du champ de déplacement (calculé par éléments finis) sur une base de deux champs cinématiques, élastique et plastique. Prendre en compte la plasticité permet d'intégrer les effets mémoires qui lui sont associés. La stratégie de projection sur une base de champ permet d'atteindre des temps de calculs réalistes. Enfin, la forme temporelle de la loi permet de s'affranchir des méthodes d'extraction de cycles et de faciliter le traitement des couplages entre la fatigue et les modes d'endommagement dépendant explicitement du temps (corrosion, fluage par ex.). Généraliser cette approche à la fatigue sous chargement multiaxial non-proportionnel consiste à ajouter à la base de champs actuelle (mode I), une base de champs pour les modes II et III, comportant pour chaque mode une composante élastique et plastique, puis à associer aux évolutions des intensités scalaires de ces champs une loi d'évolution à variables internes. 2- description du projet, méthodologie L'objectif final du projet est ainsi de développer un modèle de fissuration par fatigue sous chargement complexe et un système d'identification expérimental par voie optique fondés sur les meêmes hypothèses afin de faciliter le dialogue essai-calcul. Le projet est articulé en trois phases : 1) Stratégie de projection sur une base de champs 1-a) Approche théorique de la description des champs cinématiques. 1-b) Approche numérique de validation par éléments finis. 1-c) Approche expérimentale de validation. Mesures de champ par corrélation d'images sans a priori sur la forme de ces champs. 2) Modèle de comportement élasto-plastique multiaxial pour la structure fissurée. 2-a) Constitution d'un logiciel de mesure de champ par voie optique intégrant la base de champs cinématiques retenue pour la description de la fissuration élasto-plastique en modes mixtes. 2-b) Réalisation d'essais et de calculs par EF multiaxiaux. Mesu..