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Afin de pouvoir dimensionner les pièces critiques et non-critiques des moteurs d’avion, il est nécessaire de justifier de la bonne tenue en durée de vie en propagation de fissure de ces dernières.
Des approches simplifiées 2D permettent d’y arriver sur la base d’hypothèses de modélisation potentiellement sévères. Cependant, du fait de cette sévérité pouvant être importante, les prédictions peuvent montrer un non-respect de la tenue en durée de vie en propagation de fissure, alors qu’en réalité les objectifs de tenue en durée de vie sont atteints.
Pour lever certains des conservatismes de la méthode , la fissuration numérique 3D est l’un des outils les plus adaptés. Elle présente l’avantage d’une grande précision sur le calcul de l’intensité des champs mécaniques en pointe de fissure (facteur d’intensité des contraintes) et donc d’une amélioration de la précision sur le calcul de la durée de vie par rapport aux approches issues de la fissuration 2D. La plupart du temps la méthode de résolution numérique associée à la fissuration 3D est soit la méthode des éléments finis (FEM) associée à un maillage conforme en pointe de fissure, soit la méthode des éléments finis étendus (XFEM). Ces deux méthodes présentent deux inconvénients principaux :
-Des temps de calculs élevés du fait du coût unitaire d’un calcul par pas de propagation et du nombre de pas de propagation de la fissure à simuler potentiellement élevé.
-De l’espace mémoire nécessaire pour stocker les résultats des calculs étant donné que les résultats sont donnés aux nœuds des éléments volumiques 3D.
Une alternative à ces méthodes est la méthode des éléments de frontière (BEM). Pour mettre en œuvre cette méthode, seul un maillage surfacique 2D aux frontières de la structure fissurée est nécessaire pour réaliser les calculs. Les avantages de la méthode sont alors les suivants :
-Diminution de l’espace mémoire de stockage des fichiers résultats étant donné le nombre de nœuds nécessaire au calcul beaucoup plus faible que pour les méthodes précédentes.
-Diminution des temps de calculs.
A l’inverse, cette méthode présente une limitation importante à ce jour :
-Difficulté à étendre la démarche aux matériaux hétérogènes, comme le cas d’une structure soumise à un chargement thermique variable spatialement conduisant à un module d’Young variable spatialement.
Dans ce cadre, vos activités seront les suivantes :
-Mettre en place des algorithmes d’optimisation des temps de calculs dans le cas d’un matériau homogène
-Mettre en œuvre une solution de contournement à l’inconvénient mentionné sur la BEM
-Valider la méthode par comparaison à des calculs obtenus par éléments finis