v2.11.0 (5549)

Cours scientifiques - MS207 : Mécanique de la Rupture (matériaux et structures)

Domaine > Science des matériaux, mécanique, génie mécanique, Mécanique, Sciences de la vie et de la terre, Mathématiques et leurs applications.

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Descriptif

A l'heure où la transition énergétique remet le nucléaire au premier plan et pousse à concevoir des technologies révolutionnaires notamment dans l'aéronautique (turbines révolutionnaires, matériaux plus légers), il est plus que jamais crucial de former des ingénieurs capables de s'assurer de la tenue à la rupture des composants sensibles afin d'éviter des accidents catastrophiques.

Or, le moindre défaut (rayure, cavité ou fissure), dans un matériau peut être très néfaste et provoquer la rupture brutale d'une structure. Cette rupture peut être fatale par exemple dans les domaines des transports ou de production d'énergie nucléaire, mais aussi lors de séismes. L'objet du cours est de fournir les bases physiques, mathématiques et numériques permettant d'estimer la nocivité d'un tel défaut.

Pour cela, dans le contexte de l'élasticité linéaire, nous introduirons:

(i) la notion de concentration de contraintes autour de défauts géométriques (cavités, points anguleux, fissures), point crucial à prendre en compte dans la conception de composants pour assurer leur durabilité et leur fiabilité.
(ii) les lois régissant la propagation d'une fissure: à quelle vitesse se propage une fissure sous chargement cyclique? quel est le seuil à ne pas dépasser pour éviter une rupture brutale?
Cela permettra par exemple de déterminer les opérations de maintenance nécessaires pour qu'un rail, un avion ou une centrale nucléaire puisse continuer à fonctionner sans risque.
(iii) les outils mathématiques et numériques basées sur la méthode des Eléments Finis, permettant d'y répondre de manière chiffrée, de façon à pouvoir dimensionner les composants et les opérations de maintenance.

Objectifs pédagogiques

- estimer la nocivité d'un défaut géométrique
- établir les critères de propagation de fissures dans les structures
- déterminer les tailles critiques de fissures à ne pas dépasser
- déterminer les vitesses de propagation de fissure
- connaitre les méthodes numériques pour la propagation des fissures, et les valider sur des résultats expérimentaux
- estimer la durée de vie d'un composant

21 heures en présentiel (7 blocs ou créneaux)
réparties en:
  • Enseignement thématique 1A : 3
  • Travaux dirigés en salle info : 6
  • Petite classe : 6
  • Cours magistral : 6

effectifs minimal / maximal:

/30

Diplôme(s) concerné(s)

Parcours de rattachement

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Vous devez avoir validé l'équation suivante : UE MS203

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade européen

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Vos modalités d'acquisition :

Examen écrit

Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 6
  • le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
    6 ≤ note initiale < 10
L'UE est acquise si Note finale >= 10
  • Crédits ECTS acquis : 1.25 ECTS
  • Scientifique acquis : 1.25

Le coefficient de l'UE est : 1

La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

L'UE est évaluée par les étudiants.

Programme détaillé

CM 1: Concentration et singularités de contraintes
CM 2: Propagation de fissure en fatigue
CM 3: Approche énergétique de la mécanique de la rupture
CM 4: Méthodes numériques pour la propagation des fissures

CM 5: Trajet de propagation de fissures
CM 6: Conférence Safran

 

PC1 et 2: Etude des accidents des avions COMETS

PC3: Approche énergétique et propagation par fatigue

PC4: TP d'introduction à un logiciel Eléments Finis

PC5 et PC6: Comparaison simulations/expériences

 

Mots clés

concentration et singularité de contrainte, fissure, facteur d'intensité de contrainte, ténacité, taux de restitution d'énergie, énergie de rupture, lois de propagation de fissure, loi de Paris

Méthodes pédagogiques

Modélisation, éléments finis, adimensionnement, dialogue expériences/simulations
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