Cette OR concentre son effort de recherche sur la modélisation théorique et la simulation numérique des phénomènes d’endommagement et de rupture des matériaux fragiles, ductiles et architecturés. Elle développe également des expérimentations dans un but de validation et d’identification des modèles théoriques et numériques.

On présente ci-dessous les 3 grandes thématiques de l’Opération de Recherche (O.R.) :

• Rupture ductile
• Rupture fragile
• Etude des matériaux architecturés

Rupture des matériaux architecturés

Un modèle d’homogénéisation permettant de décrire le comportement de matériaux à microstructure périodique a été développé. L’influence du second gradient a été incorporée dans l’établissement des lois de comportement des matériaux architecturés. L’extension naturelle de ce travail est d’étudier l’influence du second gradient sur l’endommagement et la rupture. Cette étude s’appuie sur le développement d’essais réalisés sur des structures imprimées afin de bien comprendre les mécanismes de la rupture, sur la base desquels le modèle de rupture devrait être établi et ajusté.

Rupture et endommagement des matériaux fragiles

Le LSPM développe depuis longtemps des modèles d’endommagement et de rupture des matériaux fragiles. Des modèles non-locaux ont été successivement utilisés pour prévoir l’amorçage et la propagation des fissures dans les matériaux céramiques sous chargement thermique, dans les composites à matrice céramique, dans le plexiglas etc. Sur la base de ces résultats, les efforts sont poursuivis pour compléter et améliorer ces modèles. En particulier, les modèles numériques de rupture en 3D sont étendus enfin de toujours mieux répondre aux exigences industrielles, concernant notamment la rupture des matériaux composites. Les mécanismes de rupture induite par des phénomènes de diffusion (chargement thermique, rupture par séchage etc.) seront également étudiés et modélisés dans un cadre global et unique. Par ailleurs, des efforts sont entrepris pour développer l’observation expérimentale de la rupture en se basant sur des techniques de corrélation d’images.

Rupture et endommagement des matériaux ductiles

Dans le cadre de projets académiques ou industriels principalement pilotés par d’autres OR, ont été amorcées des études sur des matériaux métalliques, en particulier sur l’endommagement et la rupture d’alliages à microstructure harmonique (Harmonic Structures : HS), en collaboration avec l’OR 2MP. Le but de ces travaux est de modéliser la rupture des matériaux HS à l’échelle mésoscopique et de simuler à terme le processus complet de plastification – endommagement – rupture. Pour ce faire, nous concentrons nos efforts sur l’établissement d’un modèle d’endommagement capable de décrire les mécanismes complexes de la détérioration des matériaux, la transition endommagement – rupture et de résoudre tous les problèmes numériques induits par ce processus hautement non-linéaire.