Rupture ductile sous chargements cycliques à basse triaxialité

Dans le cadre des justifications visant à garantir l'intégrité de gros composants industriels, comme ceux présents dans les centrales nucléaires, la capacité à prédire le comportement mécanique des grandes structures sous des sollicitations variées s'avère primordiale. Cela inclut en particulier la simulation des structures soumises à de larges déformations cycliques pouvant conduire à une déchirure, comme dans le cas d'événements sismiques. Dans ce contexte, la compréhension et la prédiction de la rupture ductile, sous chargements cycliques pour toutes les valeurs attendues de triaxialité, représentent des enjeux cruciaux pour assurer la sécurité des composants critiques. Les travaux présentés dans ce mémoire s'inscrivent dans cette problématique en associant des approches théoriques, numériques et expérimentales pour développer un modèle robuste et adapté aux besoins industriels. Sur le plan théorique, un effort majeur a été consacré au développement du modèle RRML (Roubaud-Remmal-Morin-Leblond). Ce modèle innovant décrit les effets d'écrouissage dans les matériaux plastiques poreux contenant des cavités ellipsoïdales. Il constitue une avancée significative dans la modélisation de la rupture ductile en intégrant les effets combinés de la forme des cavités et d'un écrouissage mixte isotrope et cinématique. Cette approche offre une représentation plus réaliste des matériaux ductiles sous chargements cycliques à basse triaxialité, répondant ainsi aux limitations des modèles existants. Le volet numérique a porté sur l'implémentation du modèle RRML dans un code éléments finis et sur sa validation par des comparaisons avec des calculs micromécaniques. Les résultats ont montré que le modèle reproduit fidèlement les comportements prédits par des calculs micromécaniques pour des cavités initialement sphériques soumises à des chargements cycliques intégrant une composante de cisaillement pour différents types d'écrouissages. Une seconde analyse qualitative a mis en lumière l'influence de la géométrie initiale des cavités (sphériques, prolates et oblates) sous haute triaxialité. Enfin, la composante expérimentale a constitué le troisième volet de ces travaux. Des essais mécaniques ont été réalisés en laboratoire pour observer et analyser les mécanismes d'amorçage et de propagation des fissures sous chargements cycliques, à divers niveaux de triaxialité. Ces essais ont été menés grâce à un dispositif de type Arcan modifié, spécialement développé pour cette thèse, et ont permis de révéler l'influence des cycles et de l'état de contrainte sur les mécanismes d'endommagement ductile. Les données expérimentales ont également montré la capacité du modèle RRML à capturer qualitativement les mécanismes observés, confirmant ainsi son potentiel pour simuler des conditions de chargement complexes.