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Mécanique des fractures : analyse du comportement des matériaux

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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 l'analyse de la mécanique des fractures dans les matériaux, y compris des concepts tels que le facteur d'intensité de contrainte, la plasticité de la pointe de fissure, le modèle Weibull pour les solides fragiles et la mécanique des fractures élastiques-plastiques. Il discute également de l'importance de la zone plastique de pointe de fissure, du bilan énergétique dans les échantillons élastiques non linéaires et des tests J pratiques pour la détection de l'avance de fissure.

Enseignant·e·s (4)

Jean-François Molinari

Professor J.F. Molinari is the director of the Computational Solid Mechanics Laboratory (http://lsms.epfl.ch) at EPFL, Switzerland. He holds an appointment in the Civil Engineering institute, which he directed from 2013 to 2017, and a joint appointment in the Materials Science institute. He started his tenure at EPFL in 2007, and was promoted to Full Professor in 2012. He is currently an elected member of the Research Council of the Swiss National Science Foundation in Division 2 (Mathematics, Natural and Engineering Sciences), and co editor in chief of the journal Mechanics of Materials. J.F. Molinari graduated from Caltech, USA, in 2001, with a M.S. and Ph.D. in Aeronautics. He held professorships in several countries besides Switzerland, including the United States with a position in Mechanical Engineering at the Johns Hopkins University (2000-2006), and France at Ecole Normale Supérieure Cachan in Mechanics (2005-2007), as well as a Teaching Associate position at the Ecole Polytechnique de Paris (2006-2009). The work conducted by Prof. Molinari and his collaborators takes place at the frontier between traditional disciplines and covers several length scales from atomistic to macroscopic scales. Over the years, Professor Molinari and his group have been developing novel multiscale approaches for a seamless coupling across scales. The activities of the laboratory span the domains of damage mechanics of materials and structures, nano- and microstructural mechanical properties, and tribology.

Jean-Marie Drezet

1992-1996: travail de thèse au Laboratoire de Métallurgie Physique sous la direction du Prof. Michel Rappaz, http://library.epfl.ch/theses/?display=detail&nr=1509 1997-2000: projet EMPACT (European Modelling Programme for Aluminium Casting Technologies) 2001-2004: projet VIRCAST (European Virtual Casting) 2005-2006: projet Etude du sciage des barres à laminer (Alcan Fonds) 2005-2006: projet WelAIR (Welding of Airframes, EADS) 2005-2008: soudage faisceau d'électrons des Cu-Cr-Zr (CEA, France) 2006-2008: soudage laser des Al-Li (EADS, France) 2008-2011: co-direction avec le Prof. A. Nussbaumer de la thèse de C. Acevedo sur l'influence des contraintes residuelles sur le desgin en fatigue des joints tubulaires soudés, http://library.epfl.ch/theses/?nr=5056 2007-2011: co-direction avec le Prof. J.-F. Molinari de la thèse de K. Shahim sur la dilatation ventriculaire dans l'hydrocéphalie à pression normale (S. Momjian, HU-Genève et R. Sinkus, ESPCI-Paris), http://library.epfl.ch/theses/?nr=5191 2008-2012: co-direction avec le Prof. M. Rappaz de la thèse de M. Sistaninia sur la simulation de la fissuration par modèles granulaires (Projet CCMX-MERU) 2010-2014: direction avec le Prof. M. Rappaz de la thèse de N. Chobaut sur la simulation des contraintes lors de la trempe de pièces épaisses en alliage d'aluminium à durcissement structural (Projet CCMX-MERU) 2011-2015: direction avec le Prof. H. Van Swygenhoven-Moens de la thèse de P. Schloth sur l'étude de la précipitation lors de la trempe de pièces épaisses en alliage d'aluminium à durcissement structural (Projet CCMX-MERU)

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Concepts associés (32)

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.

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.

Deformation (engineering)

In engineering, deformation refers to the change in size or shape of an object. Displacements are the absolute change in position of a point on the object. Deflection is the relative change in external displacements on an object. Strain is the relative internal change in shape of an infinitesimally small cube of material and can be expressed as a non-dimensional change in length or angle of distortion of the cube. Strains are related to the forces acting on the cube, which are known as stress, by a stress-strain curve.

Mécanique des solides déformables

La est la branche de la mécanique des milieux continus qui étudie le comportement mécanique des matériaux solides, en particulier leurs mouvements et leurs déformations sous l'action de forces, de changements de température, de changements de phase ou d'autres actions externes ou internes. Une application typique de la mécanique des solides déformables consiste à déterminer à partir d'un certaine géométrie solide d'origine et des chargements qui lui sont appliqués, si le corps répond à certaines exigences de résistance et de rigidité.

Résistance des matériaux

vignette|Essai de compression sur une éprouvette de béton, une pression croissante est appliquée verticalement sur l'échantillon pendant que deux appareils mesurent les déformations longitudinales et transversales de l'éprouvette. vignette|À l'issue du test, l'éprouvette s'est rompue. Notez la cassure longitudinale. La résistance des matériaux (RDM) est une discipline particulière de la mécanique des milieux continus, permettant le calcul des contraintes et déformations dans les structures des différents matériaux (machines, génie mécanique, bâtiment et génie civil).

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Séances de cours associées (64)

Mécanique des fractures: croissance des fissures et lien le plus faible

Explore la mécanique des fractures, la croissance des fissures et la théorie des maillons les plus faibles, en mettant l'accent sur la distribution statistique des tailles de fissures et l'importance de la plus grande fissure dans la défaillance matérielle.

Crack Tip Plasticité dans les matériaux

Explore la plasticité de la pointe de fissure dans les matériaux, en soulignant l'importance de la zone plastique dans la résistance aux fissures.

Mécanique de fracture en plastique élastique

Explore la mécanique des fractures élastiques en plastique, le bilan énergétique pour l'avance des fissures, l'analyse de la courbe R et l'indépendance de la trajectoire de l'intégrale J.

Mécanique des fractures : croissance et stabilité des fissures

Explore la propagation des fissures, la stabilité, les zones cohésives et la croissance des fissures de fatigue dans les matériaux.

Mécanique des fractures: facteurs d'intensité de stress

Couvre les facteurs d'intensité de contrainte, les modes d'ouverture des fissures et la dépendance à l'épaisseur en mécanique des fractures.

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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).

Concepts associés (32)

Ténacité

Rupture (matériau)

Deformation (engineering)

Mécanique des solides déformables

Résistance des matériaux

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