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Le 12 mai 2022

Soutenance de thèse de Amar EL OUAZANI TUHAMI

Simulation de la rupture ductile sur de longues distances avec un modèle GTN non local

Résumé de la thèse en français

La prediction de l'endommagement sous des chargements accidentels constitue un enjeu majeur pour garantir la securit e des installations industrielles : centrales nucleaires, pipelines, etc. Il est alors important de predire correctement l'initiation et la propagation des fissures. L'objectif de ce travail est de developper une strategie fiable et efficace pour predire l'initiation et la propagation des fissures sur de longues distances en utilisant la methode des elements finis (FEM) dans le cadre d'une approche locale. La premiere partie de la these consiste a developper un modele d'endommagement independant du maillage et adapte aux m´etaux tels que les aciers de construction. Pour ce faire, un modele GTN non local a gradient implicite avec deux longueur internes a ete developpé et implementé dans le logiciel Z–set. Ce mod` ele est adapté pour representer les deux mecanismes d'endommagement actifs dans les aciers : (i) la nucleation, (ii) la croissance des cavites. Cependant, l'utilisation de modeles non locaux est limitee par le cout de calcul, en cas des discr etisations fines d'un long chemin de fissure. Ce probleme est abordé en utilisant des techniques de remaillage. Les memes courbes de contrainte– deformation et les mˆemes trajets de fissure ont  ete obtenus en utilisant le remaillage par rapport a la simulation a maillage fixe avec 20 fois moins de DDLs. En outre, une approche continue–discontinue est adoptee pour representer avec precision la cinematique de la propagation de la fissure. Cette nouvelle approche est appliquee a une base de donnees experimentale existante, et un bon accord entre les simulations et les experiences est trouvé.

Résumé de la thèse en anglais

The prediction of damage development under hypothetical accidental loading constitutes a major stake to guarantee the safety of industrial installations: nuclear power-plants, pipelines, etc. It is then important to correctly predict crack initiation and propagation. The aim of this work is to develop and implement a reliable and efficient strategy to predict crack initiation and propagation over long distances using the Finite element Method (FEM) in the scope of local approach ro failure. The first part of the thesis consists in developing a mesh objective GTN damage model adapted for metals such as construction steels. To do so an implicit gradient nonlocal model with two internal length scales was developed and implemented in the Zset software. The two internal length scales model is tailored to represent both damage mechanisms active in steels: (i) void nucleation on strengthening particles, (ii) void growth. However, the use of nonlocal models is limited by the computational cost, especially for long distance propagation computations, due to the fine discretization needed in the localization band. This problem is addressed by using mesh adaption. Same stress-strain curves and crack–paths were obtained using mesh adaption in comparison to fixed mesh simulation with 20 times fewer DOFs. In addition, a continuous–discontinuous approach is adopted to accurately represent the kinematics of the crack propagation (i.e. displacement jumps). This new approach is applied to an existing experimental database, and good agreement between simulations and experiments is found.

Date de soutenance : jeudi 12 mai 2022 à 9h00
Adresse de soutenance : Mines de Paris 60 Bd Saint-Michel, 75272 Paris - V106A
Directeur de thèse : Jacques BESSON
Co-encadrant : Stéphane QUILICI
Co-encadrant : Sylvia FELD-PAYET

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