Identification tridimensionnelle des lois locales de propagation des fissures par micro-tomographie X, mesures de champ étendus et simulations par éléments finis étendus – RUPXCUBE

Le projet RUPXCUBE a pour but de développer des liens innovants entre la simulation numérique et l'expérimentation dédiés à l'identification de lois tridimensionnelles de propagation des fissures. Les conséquences dramatiques du point de vue humain et environnemental des risques résultant d'éventuelles fissurations dues, par exemple à la rupture de structures aéronautiques ou nucléaires justifie l'énergie mise en oeuvre pour améliorer leur sécurité. La possibilité de prédire la durée de vie d'un composant de structure nécessite à la fois des connaissances mécaniques et matériaux sur les plans théoriques et numériques. De nombreux facteurs influencent le taux de croissance des fissures sous chargement cyclique et conduisent à des effets de retard ou d'accélération liés aux effets de refermeture de la fissure, à la plasticité confinée, charges combinées, bifurcations. Des moyens expérimentaux récents comme le rayonnement synchrotron X combiné aux récentes avancées en corrélation d'image numérique permettent le suivi continu in situ de la croissance des fissures dan des matériaux opaques et offrent de nouvelles possibilités dans la compréhension des mécanismes fondamentaux de la rupture. Dans ce contexte, l'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility - GRENOBLE) est un des meilleurs sites au monde qui permet l'accès et l'utilisation à de telles expérimentations in situ dédiées à l'acquisition d'images tridimensionnelles. De plus, la corrélation d'image tridimensionnelle est l'interface naturel capable de relier directement les observations expérimentales au formalisme mécanique et en retour seront utilisées comme données d'entrée pour les simulations numériques. Cette synergie à laquelle nous avons récemment contribué est unique et originale et conduira à des progrès significatifs dans la connaissance des mécanismes de propagation des fissures. A cet effet, afin d'analyser la résistance des structures sur le long terme, il est nécessaire de mettre en oeuvre des procédures numériques et des modèles de propagation de fissures robustes et validées en 3D. Ceci entraîne un nombre de challenges spécifiques du point de vue de la modélisation numérique du fait du coût numérique important des approches dédiées à la simulation 3D. La validation apparaît elle-même comme un défi encore plus important. Cependant, du fait de la richesse des informations fournies par les techniques de mesure de champs cinématiques en trois dimensions, les mêmes données peuvent être utilisées la fois pour l'identification et la validation. Ce dernier point est une propriété remarquable de l'approche proposée qui devrait permettre un ajustement fin du compromis entre la complexité de la description et la consistance avec les données expérimentales. Le projet présenté ici illustre une des routes qui peut être suivie afin de réaliser un lien entre la simulation et l'expérience.