Joseph AZONSI
Spécialité : Sciences pour l’ingénieur
Laboratoire : LSPM
Directeur de thèse : Radhi Abdelmoula
Co-encadrant : Joseph Pau
Titre de la thèse : Modélisation de la rupture transgranulaire par modèle d’endommagement à champs de phase – développement théorique et implémentation numérique.
La rupture ductile des métaux résulte principalement de la formation et de l’évolution de cavités issues de la porosité initiale ou de la décohésion autour de particules. Ces cavités croissent sous déformation plastique, puis coalescent pour former des fissures. Les modèles de type Gurson (GTN) décrivent classiquement ce mécanisme. Toutefois, deux échelles doivent être distinguées : le polycristal, modélisable par une plasticité isotrope, et l’échelle du grain, où l’anisotropie cristalline influence fortement la croissance et la coalescence des cavités.
Malgré leur intérêt, les modèles Gurson présentent une forte sensibilité au maillage, entraînant une localisation excessive de l’endommagement. Les approches non locales corrigent ce défaut en introduisant une longueur interne via la pénalisation des gradients. Associées aux méthodes de champ de phase, elles permettent des simulations plus stables et réalistes, comme démontré récemment pour des matrices isotropes.
Cette thèse vise à développer un modèle de Gurson non local intégrant l’anisotropie plastique cristalline pour prédire la rupture ductile transgranulaire. Après une extension théorique thermodynamiquement consistante en grandes transformations, le modèle sera implémenté sous Fenics via une approche champ de phase, puis testé sur des microstructures types afin d’analyser l’influence des paramètres microstructuraux sur la fissuration.
Thesis title : Modeling of transgranular fracture using a phase field damage model – theoretical development and numerical implementation.
Ductile fracture in metals results mainly from the formation and evolution of cavities arising from initial porosity or decohesion around particles. These cavities grow under plastic deformation and then coalesce to form cracks. Gurson-type models (GTN) classically describe this mechanism. However, two scales must be distinguished: the polycrystal, which can be modeled by isotropic plasticity, and the grain scale, where crystalline anisotropy strongly influences the growth and coalescence of cavities.
Despite their interest, Gurson models are highly sensitive to meshing, leading to excessive localization of damage. Non-local approaches correct this defect by introducing an internal length via gradient penalty. Combined with phase field methods, they allow for more stable and realistic simulations, as recently demonstrated for isotropic matrices.
This thesis aims to develop a non-local Gurson model incorporating crystalline plastic anisotropy to predict transgranular ductile fracture. After a thermodynamically consistent theoretical extension to large transformations, the model will be implemented in Fenics via a phase field approach, then tested on typical microstructures to analyze the influence of microstructural parameters on cracking.
Contactez-nous !
Campus de Villetaneuse
@univ_SPN