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Séance de cours

Mécanique des fractures: facteurs d'intensité de stress

Dans cours

MSE-424: Fracture of materials

This course covers elementary fracture mechanics and its application to the fracture of engineering materials. ...

Description

Cette séance de cours couvre les facteurs d'intensité de stress en mécanique des fractures, en se concentrant sur le concept de K comme critère de fracture. Il explique le champ de contrainte autour d'une pointe de fissure, les différents modes d'ouverture de fissure et les situations où d'autres modes peuvent dominer. L'instructeur démontre la fissure d'épaisseur traversante dans une feuille infinie et un stress biaxial à distance. La séance de cours traite également de l'importance du mode I en tant que pire scénario pour tester les propriétés de fracture. Diverses expressions pour les facteurs d'intensité de stress et leurs implications sont explorées, y compris la relation entre K et G. La séance de cours se termine par une discussion sur la dépendance de l'épaisseur du stress près de la pointe de la fissure et les implications pour le comportement de fracture.

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Enseignant·e·s (4)

John Christopher Plummer

ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE (EPFL), Lausanne, Switzerland 1989- Collaborateur Scientifique/Chargé de Cours (Lecturer) (1998-) Privat Docent (1998) Laboratoire de Technologie des Composites et Polymères (LTC) (2000-) Laboratoire de Polymères (LP) (1998-2000) UNIVERSITY OF MICHIGAN (UMICH), Ann Arbor, MI, USA 1995-1996 Visiting Scientist, Department of Materials Science and Engineering (DMSE) UNIVERSITY OF CAMBRIDGE, Cambridge, UK 1986-1989 Research Assistant, Physics and Chemistry of Solids Group (PCS), Department of Physics UNIVERSITY OF CAMBRIDGE, Cambridge, UK, Department of Materials 1986 PhD, "Flux Pinning in Type-II Superconductors" UNIVERSITY OF CAMBRIDGE, Cambridge, UK, 1982 BA/MA Honours Degree in Natural Sciences Awards Prix R&R Haenny, 2007, DuPont Research Award, 2003, Commendation, British Polymer Group, Reading 1989 RECENT PUBLICATIONS Ramier J, Da Costa N, Plummer CJG, Leterrier Y, Manson JAE, Eckert R, Gaudiana R, Cohesion and adhesion of nanoporous TiO2 coatings on titanium wires for photovoltaic applications, Thin solid films, 516, 1913 (2008). Ramier J, Plummer CJG, Leterrier Y, Manson JAE, Eckert B, Gaudiana R, Mechanical integrity of dye-sensitized photovoltaic fibers, Renewable energy, 33, 314 (2008).

Houphouet-Boigny C, Plummer CJG, Wakeman MD, Manson JAE, Hybrid glass fiber-reinforced thermoplastic nanocomposites, J. Thermoplast. Comp. Mater., 21, 103 (2008).

Ternat C, Ouali L, Sommer H, Fieber W, Velazco MI, Plummer CJG, Kreutzer G, Klok HA, Manson JAE, Herrmann, Investigation of the Release of Bioactive Volatiles from Amphiphilic Multiarm Star-Block Copolymers by Thermogravimetry and Dynamic Headspace Analysis, Macromolecules 41(19), 7079 (2008). Ruggerone, R., Plummer, C.J.G., Negrete Herrera, N., Bourgeat-Lami, E., Månson, J-EA, Mechanical properties of highly filled latex-based polystyrene/laponite nanocomposites, Solid State Phenomena Vol. 151, 30 (2009). Plummer, CJG, Dalle Vacche, S, Houphouët-Boigny, C, Michaud, V, Månson, JAE, Hybrid Glass Mat Reinforced Polypropylene-Montmorillonite Nanocomposites, Solid State Phenomena Vol. 151, 60 (2009). Ruggerone, R., Plummer, C.J.G., Negrete Herrera, N., Bourgeat-Lami, E., Månson, J-EA, Highly filled polystyrenelaponite nanocomposites prepared by emulsion polymerization, European Polm. J. 45, 621 (2009). Ruggerone, R., Plummer, C.J.G., Negrete Herrera, N., Bourgeat-Lami, E., Månson, J-EA, Fracture mechanisms in polystyrene/laponite nanocomposites prepared by emulsion polymerization, Engineering Fracture Mechanics 76, 2846 (2009) Clausen P., Andreoni W., Curioni A., Hughs E., Plummer C.J.G. Adsorption of low-molecular-weight molecules on the surface of a sodium smectite clay: an ab initio study, Journal of Physical Chemistry C 113, 12293 (2009). Clausen P., Andreoni W., Curioni A., Hughs E., Plummer C.J.G., Water adsorption on a sodium smectite clay surface: an ab initio study, Journal of Physical Chemistry C 113, 15218 (2009). Molberg, M, Leterrier, Y., Plummer, C.J.G., Walder, C., Löwe, C., Opris, D.M., Nüesch, F.A., Bauer, S., Månson, J.-A.E., Frequency dependent dielectric and mechanical behaviour of elastomers for actuator applications, J. Appl. Phys. 106, 054112 (2009) Clausen P., Signorelli M., Schreiber A., Hughes E., Plummer CJG, Fessas D., Schiraldi A., Månson E. J.-A., Equilibrium desorption isotherms of water, ethanol, ethyl acetate and toluene on a sodium smectite clay, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 98, 833 (2009) Micusik, M., Bonnefond, A., Reyes, Y., Bogner, A., Chazeau, L., Plummer, C.J.G., Paulis, M., Leiza, J.R., Morphology of Polymer/Clay Latex Particles Synthesized by Miniemulsion Polymerization: Modeling and Experimental Results Macromol. React. Eng. 2010, 4, 432 (2010). Houphouet-Boigny C., Plummer CJG, Vacche SD, Michaud V, Wakeman MD, Månson E. J.-A., Hybrid Glass Mat-reinforced Polypropylene-Montmorillonite Nanocomposites, J. Comp. Mater. 44, 1975 (2010). Delabarde, C., Plummer C.J.G., Bourban, P.-E., Månson E. J.-A., Solidification behavior of PLLA/nHA nanocomposites, Comp. Sci. & Tech. 70, 1813 (2010). Plummer C.J.G., Ruggerone R., Negrete-Herrera N., Bourgeat-Lami E., Månson J.-A.E., Small Strain Mechanical Properties of Latex-Based Nanocomposite Films, Macromol. Symp. 294, 1 (2010). Dalle Vacche, S., Plummer C.J.G., Houphouet-Boigny C., Månson E. J.-A., Morphology and mechanical properties of isotactic polypropylene glass mat thermoplastic composites modified with organophilic montmorillonite, J Mater Sci 46, 2112 (2011).

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Mécanique de la rupture

La catastrophe du Vol 587 American Airlines s'explique par la rupture de la dérive de l'appareil.|vignette La mécanique de la rupture tend à définir une propriété du matériau qui peut se traduire par sa résistance à la rupture fragile (fracture) ou ductile. Car si les structures sont calculées pour que les contraintes nominales ne dépassent pas, en règle générale, la limite d'élasticité du matériau et soient donc par voie de conséquence à l'abri de la ruine par rupture de type ductile ; elles ne sont pas systématiquement à l'abri d'une ruine causée par la présence d'une fissure préexistante à la mise en service ou créée en service par fatigue (comme lors de la catastrophe ferroviaire de Meudon) ou par corrosion sous contrainte.

Rupture (matériau)

thumb|Courbe de traction idéale d'un matériau ductile thumb|Courbe de traction typique pour un matériau fragile En science des matériaux, la rupture ou fracture d'un matériau est la séparation, partielle (comme une crique ou une fissure ou une brisure) ou complète, en deux ou plusieurs pièces sous l'action d'une contrainte. Une rupture peut être souhaitée par le concepteur de la pièce comme dans le cas de la conception de dispositifs de sécurité ou au contraire celui-ci cherche à éviter cette rupture en mettant en adéquation la fonction de cette pièce avec les dimensionnements et choix des matériaux utilisés et des procédés de fabrication.

Ténacité

La ténacité est la capacité d'un matériau à résister à la propagation d'une fissure. On peut aussi définir la ténacité comme étant la quantité d'énergie qu'un matériau peut absorber avant de rompre, mais il s'agit d'une définition anglophone. En anglais, on fait la différence entre « toughness », l'énergie de déformation à rupture par unité de volume (, ce qui correspond aussi à des pascals) et « », la ténacité au sens de résistance à la propagation de fissure.

Stress–strain analysis

Stress–strain analysis (or stress analysis) is an engineering discipline that uses many methods to determine the stresses and strains in materials and structures subjected to forces. In continuum mechanics, stress is a physical quantity that expresses the internal forces that neighboring particles of a continuous material exert on each other, while strain is the measure of the deformation of the material. In simple terms we can define stress as the force of resistance per unit area, offered by a body against deformation.

Contrainte (mécanique)

vignette|Lignes de tension dans un rapporteur en plastique vu sous une lumière polarisée grâce à la photoélasticité. En mécanique des milieux continus, et en résistance des matériaux en règle générale, la contrainte mécanique (autrefois appelée tension ou « fatigue élastique ») décrit les forces que les particules élémentaires d'un milieu exercent les unes sur les autres par unité de surface. Ce bilan des forces locales est conceptualisé par un tenseur d'ordre deux : le tenseur des contraintes.

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Fracture et dureté des matériaux

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