Modélisation numérique de processus de Fragmentation Multiple dans des Matériaux Fragiles // Numerical modeling of multiple fragmentation processes in brittle materials

L'analyse des processus de fragmentation dynamique dans les matériaux fragiles sous haute vitesse de chargement constitue un domaine phare de l'équipe RV depuis une dizaine d'année. Des configurations expérimentales originales ont été développées pour caractériser expérimentalement l'évolution de la résistance dynamique et la densité de fissuration en fonction de la vitesse de déformation dans différents matériaux fragiles. Les modèles d'endommagement mis en œuvre au sein du laboratoire 3SR s'appuient sur une description physique mais simplifiée des processus d'amorçage de fissures sur des défauts critiques et de propagation de ces fissures à l'origine d'un phénomène d'occultation (non-amorçage) d'autres défauts critiques potentiels. Toutefois, les prévisions numériques obtenus ne rendent pas toujours compte des observations expérimentales en termes de contraintes ultimes et de densité de fissuration à haute vitesse de déformation. Le présent projet propose de développer une nouvelle modélisation numérique du problème reposant sur un modèle de champs de phase en endommagement (phase-field damage model). Ceci permettra de tenir en compte de l'énergie de fissuration du matériau sous la forme d'une loi cohésive dans le but de mieux décrire les processus d'accélération de fissures à l'œuvre dans un processus de fragmentation multiple.
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The analysis of multiple fragmentation processes in brittle materials at high strain-rates has been a key area of the RV team for about ten years. Original experimental configurations have been developed to experimentally characterize the increase of dynamic strength and cracking density as a function of the strain rate in different brittle materials. The damage models considered in the 3SR laboratory rely on a physical but simplified description of triggering processes of crack inception on critical defects and propagation of unstable cracks leading to the obscuration (non-triggering) of other potential critical defects. However, the numerical predictions are not often able to explain the experimental observations in terms of ultimate strength and cracking density at high strain-rate. In the present project it is proposed to develop a new numerical modelling of the problem based on a phase-field damage model. It will make it possible to consider the energy of cracking of the material in the form of a cohesive law in order to better describe the phenomena of propagation of cracks at work in the processes of dynamic fragmentation.
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : https://3sr.univ-grenoble-alpes.fr/fr/pascal-forquin

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Université Grenoble Alpes

510 I-MEP² - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production

Le candidat recherché pour cette thèse doit être en possession d'un master principalement orienté mécanique des matériaux, modélisation et simulation numérique. Outre la qualité académique de son dossier, le candidat recherché devrait avoir mis en œuvre pendant son stage de recherche, des méthodes numériques si possible de type dynamique-explicite.
Master degree in mechanic of materials and/or numerical modelling is requested. An experience in numerical modelling would be a real advantage.