Sur le plan expérimental, l'analyse modale des structures non-linéaires est encore en butte à de nombreuses difficultés. Nous voulons montrer que l'utilisation exclusive de la transformée de Fourier unidimensionnelle ne permet pas d'obtenir les vraies fonctions de transfert nécessaires pour atteindre les fonctionnelles non-linéaires de Volterra. L'analyse jusqu'ici se cantonne dans la majorité des cas à l'obtention des valeurs propres de divers modes non-linéaires. Il est nécessaire d'obtenir par un moyen ou par un autre, les noyaux (ou réponses impulsionnelles) des fonctionnelles permettant d'évaluer les vecteurs propres correspondants. Nous utilisons la technique de multi-excitation pour déterminer les fonctionnelles non-linéaires.

Dans ce papier, nous élaborons une technique d'interprétation des ondes réfléchies. Cette technique est basée sur une approche analytique permettant de maîtriser la propagation pure d'une onde incidente et par suite d'interpréter toute information transportée par l'onde réfléchie. L'objectif essentiel de cette démarche est de développer une méthodologie pour la détermination des sites de réflexions telles que la localisation d'une jonction avec ou sans obstruction.

Dans cet article, nous présentons une méthodologie numérique pour l'analyse des vibrations non-linéaires des plaques sandwich constituées d'une couche viscoélastique intercalée entre deux parements élastiques. Les modèles de von Karman pour les couches élastiques et de Mindlin pour la couche viscoélastique ont été adoptés. Cette méthode est basée sur une discrétisation par éléments finis et la technique de la balance harmonique couplée à la méthode de Galerkin à un mode. Ainsi, les vibrations non-linéaires des plaques sandwich viscoélastiques ont été modélisées par une simple équation d'amplitude complexe, qui est obtenue par le calcul numérique de deux coefficients complexes. Le premier coefficient permet d'estimer l'amortissement et la fréquence dans le cas linéaire, tandis que le second rend compte des effets non-linéaires en grands déplacements. Les formulations de la pulsation et du facteur de perte en fonction de l'amplitude ont été données analytiquement. Pour valider ce modèle, le calcul numérique d'amortissement dans les cas linéaire et non-linéaire et les courbes de réponses pour différentes structures sandwich viscoélastiques (poutres, plaques) ont été présentés et favorablement comparés à des résultats de la littérature et de l'expérience.

Simple process models are applied to predict microstructural changes due to the thermal cycle imposed in friction stir welding. A softening model developed for heat-treatable aluminium alloys of the 6000 series is applied to the aerospace alloy 2014 in the peak-aged (T6) condition. It is found that the model is not readily applicable to alloy 2024 in the naturally aged (T3) temper, but the softening behaviour can still be described semi-empirically. Both analytical and numerical (finite element) thermal models are used to predict the thermal histories in trial welds. These are coupled to the microstructural model to investigate: (a) the hardness profile across the welded plate; (b) alloy softening ahead of the approaching welding tool. By incorporating the softening model applied to 6082-T6 alloy, the hardness profile of friction stir welds in dissimilar alloys is also predicted.

Dans le collage, deux pièces sont assemblées par le dépôt d'une couche fine (typiquement 20−100 μm) d'adhésif qui peut être de fort module (GPa) ou de faible module (MPa) suivant le type d'assemblage souhaité. Afin d'évaluer la tenue mécanique de cet assemblage, il doit être soumis à un test destructif destiné à rompre le joint adhésif et à séparer les deux pièces. Comme le matériau composant l'adhésif est invariablement un polymère, il est important d'étudier la résistance à la rupture d'une couche de polymère confinée. Dans cet article nous discutons brièvement l'état de l'art sur la rupture des polymères vitreux et des élastomères dans une géométrie confinée. Dans ce type de géométrie plusieurs effets spécifiques sont observés lors de la rupture du joint : d'une part les contraintes internes dans la couche jouent un rôle essentiel et peuvent profondément modifier les mécanismes de rupture, d'autre part le fort degré de triaxialité de la contrainte favorise la nucléation de cavités. Cette cavitation, favorisée pour tous les types de polymères, est particulièrement prononcée pour les élastomères.

Cet article représente une synthèse des études menées au CEA/SRMA, en collaboration avec l'ENSMP, sur la fissuration en relaxation (F.E.R.) des aciers inoxydables austénitiques. Initialement, l'étude a porté sur l'endommagement des Zones Affectées (Z.A.) des soudures en aciers stabilisés au titane de type AISI 321. Une démarche de simulation expérimentale de Z.A. par des traitements thermo-mécaniques a été mise en place. Un essai de relaxation sur éprouvette CT a également été mis au point afin de reproduire en laboratoire ce type de fissuration. Outre la validation de cette démarche, il a été montré que l'écrouissage joue un rôle prépondérant sur la fragilisation intergranulaire et que le vieillissement atténue cette fragilisation contrairement à ce qui est couramment admis dans la littérature. Cette remise en cause du rôle premier de la précipitation des carbonitrures de titane permet d'élargir le champ d'investigation aux aciers non stabilisés pour lesquels il existe un certain nombre de cas de fissuration similaires à ceux attribués à la F.E.R. En appliquant la démarche précédente à des aciers de type AISI 316 et AISI 304, on montre aussi que l'écrouissage est un facteur de fragilisation intergranulaire. Parallèlement, on établit, par approche locale de la rupture, un modèle d'endommagement intergranulaire utilisable pour l'évaluation du risque de fissuration sur des composants réels.

Ce travail porte sur l'utilisation du verre comme véritable matériau de structure et concerne plus particulièrement le calcul des contraintes résiduelles de trempe autour des zones d'assemblage par insertion d'un connecteur métallique au sein de plaques trouées et chanfreinées pour la prédiction de la résistance de tels assemblages. Des simulations numériques par la méthode des éléments finis du procédé de trempe sont menées pour le calcul des contraintes transitoires et résiduelles près des bords de plaques de verre (calculs 2D) et près de trous chanfreinés (calculs 3D). Le verre est considéré comme un matériau viscoélastique, le modèle de Narayanaswamy est utilisé, il prend en compte les phénomènes de relaxation de contraintes d'origine visqueuse et structurale. Une difficulté provient de la description correcte des transferts de chaleur pendant la trempe qui est d'importance majeure pour la prédiction des contraintes résiduelles. La convection forcée due au soufflage de l'air et le rayonnement sont modélisés, le caractère semi-transparent du verre est pris en compte. Les coefficients de convection forcée dans les zones bords sont identifiés expérimentalement. Les résultats de prédiction des contraintes résiduelles de trempe sont comparés à des résultats de mesures photo-élastiques. Ce travail permet l'optimisation de la géométrie de la plaque de verre pour un renforcement maximal dans la zone d'assemblage.

Le comportement mécanique des renforts tissés utilisés dans les composites est fortement influencé par l'assemblage par tissage des mèches chaîne et trame. La rigidité principale du tissé est celle de tension. Le comportement en tension est non-linéaire compte tenu des liaisons entre les deux réseaux qui conduisent à des non-linéarités géométriques locales. Ce comportement en tension est analysé dans le présent travail par des essais de traction biaxiale et des simulations 3D de la maille élémentaire. La rigidité de cisaillement dans le plan des renforts tissés est faible jusqu'à un angle limite. On montre par des mesures optiques que ceci correspond à une phase de rotation de corps rigide de chaque mèche. Une deuxième phase correspondant à un blocage et un écrasement latéral des mèches conduit à des rigidités beaucoup plus fortes. On présente deux formes simplifiées de l'équation de la dynamique ne prenant en compte que les travaux virtuels de tension d'une part et de tension cisaillement d'autre part. On montre sur un exemple de simulation d'emboutissage d'un renfort tissé que la prise en compte du cisaillement est importante si l'on dépasse un angle limite.

La démonstration de la sécurité des structures aéronautiques repose sur des calculs de scénarii de fissuration en fatigue. Les calculs de propagation doivent prendre en compte la présence éventuelle de contraintes résiduelles qui sont induites par les procédés d'assemblage des pièces. Les alésages des jonctions de fuselage sont concernés par cet aspect. Une approche prévisionnelle de la fissuration en fatigue des alésages expansés et montés en interférence est présentée. L'approche est validée sur des essais représentatifs des cas de service. Une application de l'approche à des calculs d'aide à la conception est présentée.

L'identification des paramètres influants pour le comportement des liaisons par contact (coefficients de frottement, jeux, ...) n'est pas chose aisée. La mesure de tels paramètres est bien souvent fortement entachée d'erreurs très importantes. Les phénomènes mis en jeux (contact et frottement) sont fortement non-linéaires. La construction par simulations numériques de réponses moyennes de l'assemblage ou bien de surfaces de réponse nécessite un grand nombre de calcul très coûteux. Des techniques efficaces pour l'obtention rapide de telles informations sont proposées dans cet article. Pour décrire les assemblages nous utilisons une décomposition de type sous-structures et interfaces. L'algorithme de résolution utilisé est basé sur la méthode LATIN. Pour construire à moindre frais la surface de réponse, nous utilisons un résultat de calcul obtenu préalablement pour un jeu de paramètres comme initialisation pour un calcul avec un autre jeu de paramètres. Dans un second temps, nous proposons une méthode de construction des caractéristiques stochastiques de la réponse de l'assemblage, par projection de la solution dans une base de type chaos polynomial.

Lors de leur cycle de fabrication, des contraintes résiduelles sont générées notamment dans la partie fragile d'assemblages céramique/métal. Ces dernières sont responsables de l'amorçage et de l'arrêt des fissures générées par ce cycle, mettant en défaut les traitements probabilistes de la rupture basés sur l'hypothèse du maillon le plus faible. Un modèle probabiliste de fissuration est proposé et permet d'appréhender de tels arrêts. Une extension de ce modèle considère la fiabilité des assemblages soumis à de la fatigue statique. Une méthodologie d'identification des paramètres aléatoires microstructuraux est proposée. La démarche est ensuite appliquée à la prévision de la durée de vie d'un composant industriel.

La liaison entre une tuile en composite carbone/carbone (CFC) et un substrat métallique est du même type qu'une liaison céramique/métal. Elle est difficile à réaliser du fait des différences de dilatation entre les matériaux ce qui induit des contraintes internes très importantes. Pourtant dans la machine de fusion contrôlée Tore Supra (CEA Cadarache, 13108 St Paul Lez Durance, France) ce type de liaison, développée avec succès depuis de nombreuses années, a permis d'aboutir à la fabrication d'un limiteur toroïdal de 7,6 m2, ce qui représente la réalisation de jonctions CFC/métal de plus de 12 000 tuiles. Le procédé utilisé consiste en une structuration géométrique de la surface de CFC à joindre, par un traitement laser, ce qui permet un bon accrochage mécanique de la tuile avec la brasure ou le métal fondu.