Plasticité des structures

Thomas Heuzé (1)

1 GeM - Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique

Les exigences de compétitivité rendant très aigus les problèmes d’économie de matière, il est bien souvent nécessaire d’optimiser le choix des matériaux pour le dimensionnement des structures. Aussi pour une application donnée, il importe de caractériser et de modéliser le comportement du matériau utilisé dans ses conditions d’emploi. Ces exigences conduisent à devoir effectuer des analyses plus fines et à utiliser des modèles de comportement plus complexes, lesquels intègrent généralement des effets non linéaires. La théorie de la plasticité traite des déformations irréversibles indépendantes du temps, elle est basée sur des mécanismes physiques intervenant dans les métaux et alliages mettant en jeu des mouvements de dislocations dans un réseau cristallin sans influence de phénomènes visqueux ni présence de décohésion endommageant la matière. Une des caractéristiques de la plasticité est qu’elle n’apparaît qu’une fois un seuil de charge atteint. Associée à cet effet de seuil, matérialisé par le domaine d’élasticité, on observe alors expérimentalement l’irréversibilité d’une partie de la déformation générée, notamment en faisant une décharge. Aussi, le comportement de l’élément de matière dépend du trajet de chargement subi, et donc des effets d’histoire. Ce type de modèle de comportement utilisé en calcul des structures conduit à des analyses non-linéaires qui sont bien sûr plus complexes et plus coûteuses que les calculs menés en élasticité linéaire, cependant elles permettent de mieux s’approcher du comportement réel du système considéré et donc d’effectuer un dimensionnement plus strict des structures, notamment en vue de l’adapter aux sollicitations qu’elle subira (choix du matériau, optimisation de la forme de la pièce, etc) ou d’améliorer les prévisions de durée de vie de la structure. L’objet de ce cours est d’étudier la «plasticité dans les structures», et donc de faire une présentation du comportement élastoplastique des solides et d’aller jusqu’à sa prise en compte dans un calcul de structure, et à l’implémentation de modèles élastoplastiques dans un code éléments finis.

Mots clés: Plasticité; Calcul des structures; Implémentation numérique

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Thomas Heuzé. Plasticité des structures. École d'ingénieur. Ecole Centrale de Nantes, France. 2015. ⟨cel-02059317⟩