7. Fiches ID des approches#
7.1. Fiche ID de G/K#
Type d’approche |
Approche classique – élastique linéaire |
Type de rupture |
Fragile |
Type de matériau |
Élastique |
Type de phénomène |
Amorçage |
Type de défaut |
Fissure / entaille |
Type de maillage |
Rayonnant / libre |
Type de chargement |
Monotone et proportionnel |
Documents Code_Aster |
CALC_G : R7.02.01 / U4.82.03 POST_K1_K2_K3 : R7.02.05 / U4.82.05 |
Inconvénients |
Domaine de validité restreint au chargement monotone et proportionnel Non prise en compte des effets: petit défaut/géométrie/triaxialité/pré-chargement à chaud |
Avantages |
Facile à utiliser |
Champs d’application |
Utilisée pour évaluer le risque d’amorçage par comparaison à la ténacité Utilisée pour calculer le taux de propagation en fatigue Utilisée pour estimer la direction de bifurcation en mode mixte |
Perspectives |
Gain en ergonomie / Choix du lissage / Calcul aux bords |
7.2. Fiche ID de GENL#
Type d’approche |
Approche classique – élastique non linéaire |
Type de rupture |
Fragile avec plasticité confinée |
Type matériau |
Calcul de \(G\) en élasticité non linéaire en post-traitement d’un calcul élastique non linéaire |
Type de phénomène |
Amorçage |
Type de défaut |
Fissure/Entaille |
Type de maillage |
Rayonnant/libre |
Type de chargement |
Monotone et proportionnel |
Documents Code_Aster |
CALC_G: R7.02.03/U4.82.03 |
Inconvénients |
Domaine de validité restreint au chargement monotone et proportionnel – Au cours d’un calcul il est conseillé d’utiliser les indicateurs de radialité pour être sûr de rester dans son domaine de validité Non prise en compte des effets : petit défaut/géométrie/triaxialité/pré-chargement à chaud |
Avantages |
Facile à utiliser |
Champs d’application |
Utilisée pour calculer la nocivité des défauts par comparaison à la ténacité A partir de \({G}_{\mathit{ENL}}\) , possibilité d’estimer la probabilité de rupture sur la Master Curve Peut être comparée à \(J\) |
Perspectives |
Gain en ergonomie / Choix du lissage / Calcul aux bords |
7.3. Fiche ID de JMOD#
Type d’approche |
Approche classique – élasticité non linéaire/plasticité |
Type de rupture |
Fragile avec plasticité confinée |
Type matériau |
Estimation de \(G\) en élasticité non linéaire/ plasticité en post-traitement d’un calcul élastique non linéaire / plasticité |
Type de phénomène |
Amorçage |
Type de défaut |
Fissure/Entaille |
Type de maillage |
Structurée |
Type de chargement |
Monotone et non-proportionnel |
Documents Code_Aster |
POST_JMOD: R7.02.22/ U4.82.41 ([],[]) |
Inconvénients |
Très long à définir le maillage et à définir les éléments à l’intérieur de chaque contour |
Avantages |
Domaine de validité est lechargement non-proportionnel. |
Champs d’application |
Utilisée pour calculer la nocivité des défauts par comparaison à la ténacité A partir de \({J}_{\mathit{MOD}}\) , possibilité d’estimer la probabilité de rupture sur la Master Curve |
Perspectives |
Pour l’application des procédures d’évaluation des défauts conformément aux directives R6 deRoyaume-Uni. |
7.4. Fiche ID de GP#
Type d’approche |
Énergétique |
Type de rupture |
Rupture fragile ou en zone de transition (plasticité confinée) |
Type matériau |
Élastoplastique (plasticité confinée) – un seul paramètre matériau \(\mathit{Gpc}\) critique à identifieravec un calcul de traction sur \(\mathit{CT}\) |
Type de phénomène |
Amorçage |
Type de défaut |
Entaille |
Type de maillage |
Maillage en copeaux en fond d’entaille en 3D; libre raffiné en 2D |
Type de chargement |
Chargement non proportionnel, décharge |
Documents Code_Aster |
CALC_GP:R7.02.16 / U4.82.09 qui fait appel à POST_ELEM. U2.05.08 |
Inconvénients |
Mise en œuvre laborieuse reposant sur maillage en copeaux Lourdeur des maillages en 3D L’usage de la méthode est limitée jusqu’à présent à EDF Validité à étendre en décharge et chargement non proportionnel Validité à confirmer en zone de transition |
Avantages |
Similitude avec l’approche en \(J\) Utilisée par l’ingénierie Pas de restriction vis à vis des «effets» Approche générique – pas de paramètres matériaux spécifiques à identifier sauf \(\mathit{Gpc}\) la valeur critique de \(\mathit{Gp}\) Pas de restrictions d’utilisation dans le cas de chargement monotone ou proportionnel Utilisée dans plusieurs Benchmarks internationaux |
Champs d’application |
Transition fragile/ductile sur tuyau []/Éprouvettes [] Comparée à l’expérience sur des études [], [] |
Perspectives |
Poursuite de la validation de l’approche en zone de transition |
7.5. Fiche ID de Beremin#
Type d’approche |
Approche locale probabiliste – Rupture fragile ou en zone de transition |
Type matériau |
Élastoplasticité (plasticité confinée) – paramètres spécifiques à identifier: \(m\) , \({\sigma }_{u}\) et \({V}_{0}\) |
Type de phénomène |
Amorçage |
Type de défaut |
Entaille/fissure – préconisations pour une entaille de rayon dépendant de \(\mathit{Kj}\) à rupture |
Type de maillage |
Rayonnant ou réglé raffiné sur une zone autour de la pointe de fissure |
Type de chargement |
Chargements non proportionnels |
Documents Code_Aster |
Weibull- R7.02.04/POST_ELEM– U4.81.22 et U2.05.08/ POST_BEREMIN– U4.81.31 et U2.05.08 |
Inconvénients |
Matériaux spécifiques à identifier Interprétation d’un résultat probabiliste |
Avantages |
Diffusée à l’international Utilisée sur des cas industriels Effet de structure [] Corrélation entre résilience et ténacité [] Utilisée dans les études [] |
Champs d’application |
Éprouvettes \(\mathit{CT}\) , Charpy – Matériau de Cuve dans la zone de transition |
Perspectives |
RAS |
7.6. Fiche ID de Bordet#
Type d’approche |
Approche probabiliste – Rupture fragile ou en zone de transition |
Type matériau |
Élastoplasticité (plasticité confinée) – un grand nombre de paramètres matériaux |
Type de phénomène |
Amorçage |
Type de défaut |
Entaille/fissure |
Type de maillage |
Rayonnant ou réglé sur une zone autour de la pointe de fissure |
Type de chargement |
Chargements non proportionnels |
Documents Code_Aster |
POST_BORDET- R7.02.06/U4.81.41 et U2.05.08 |
Inconvénients |
Nombreux paramètres difficiles à identifier Approche non encore validée sur un cas industriel à EDF/R&D Très proche de Beremin mais avec un plus grand nombre de paramètres |
Avantages |
Prise en compte de l’histoire du chargement Appliquée dans un cas de préchargement à chaud [] |
Champs d’application |
Idem que pour Beremin |
Perspectives |
Validation du modèle |
7.7. Fiche ID de Le-Corre#
Type d’approche |
Approche locale / rupture fragile, ductile ou en zone de transition |
Type matériau |
Élastoplasticité |
Type de phénomène |
Amorçage – détermine la nature de l’amorçage |
Type de défaut |
Entaille/fissure |
Type de maillage |
Maillages libres quadratiques |
Type de chargement |
Chargements proportionnels |
Documents Code_Aster |
U2.05.08 |
Inconvénients |
N’est pas valable si chargement complexes Ne permet pas de prédire le moment d’amorçage Se base sur des résultats locaux en fond de fissures qui peuvent présenter de fortes singularités |
Avantages |
Facilité de l’utilisation de l’approche qui se base sur un calcul élastoplastique |
Champs d’application |
Essai de flexion sur tuyau [] |
Perspectives |
Prise en compte du volume critique en plus que de la contrainte critique |
7.8. Fiche ID de l’approche en contrainte critique#
Type d’approche |
Approche locale / rupture fragile, basée sur un critère de comparaison entre contrainte locale et contrainte critique |
Type matériau |
Viscoplasticité |
Type de phénomène |
Propagation et arrêt de fissure |
Type de défaut |
fissure |
Type de maillage |
Maillages hexaédriques |
Type de chargement |
Chargements non proportionnels |
Documents Code_Aster |
Documentations de COMPORTEMENT(U4.51.11) et deDEFI_MATERIAU (U4.43.01) et le cas test (V6.04.226) |
Inconvénients |
Ne permet pas de prédire le moment d’amorçage Se base sur des résultats locaux en fond de fissures qui peuvent présenter de fortes singularités |
Avantages |
Facilité de l’utilisation de l’approche qui se base sur un calcul élastoplastique ou viscoplastique |
Champs d’application |
Arrêt de fissure [] |
Perspectives |
Indépendance de la contrainte critique par rapport au type de l’éprouvette |
7.9. Fiche ID des CZM#
Type d’approche |
Approche alternative basée sur les éléments cohésifs |
Type matériau |
Élastoplasticité (plasticité confinée ou étendue) – plusieurs formes de lois existent selon l’ouverture de la fissure avec 2 paramètres matériaux \({\sigma }_{c}\) la contrainte critique et \({G}_{c}\) l’énergie critique |
Type de phénomène |
Amorçage et propagation sur un trajet connu a priori |
Type de défaut |
Éléments cohésifs (en tête de fissure ou d’entaille) mais utilisable aussi sans défaut pour l’initiation |
Type de maillage |
Maillage spécifique avec éléments cohésifs pour représenter le plan de la fissure crée par CREA_MAILLAGE et CREA_FISS le long d’une ligne de nœuds prédéfinie |
Type de chargement |
Chargements non proportionnels |
Documents Code_Aster |
R7.02.11 / U2.05.07 |
Inconvénients |
Paramètres à identifier expérimentalement pour les matériaux des composants. Validation encore insuffisante |
Avantages |
Utilisée pour faire de la propagation quasi statique et dynamique Utilisée pour simuler un arrêt de fissure |
Champs d’application |
En rupture fragile sur éprouvette [] En rupture ductile sur éprouvettes [] Arrêt de fissure après propagation statique ou dynamique |
Perspectives |
Prise en compte de la triaxialité en rupture ductile Transition entre endommagement et fissure en fragile [] et ductile |
7.10. Fiche ID de Rousselier#
Type d’approche |
Approche locale couplée – rupture ductile |
Type matériau |
Élastoplasticité (plasticité étendue) – endommagement local ou non local en grandes déformations – paramètres spécifiques à identifier: \({\mathrm{\sigma }}_{1}\) , \({D}_{1}\) , \({f}_{0}\) et \({A}_{n}\) |
Type de phénomène |
Amorçage et propagation |
Type de défaut |
Fissure ou de préférence entaille / la rupture est décrite par l’adoucissement du comportement global du matériau |
Type de maillage |
Éléments quadratiques incompressibles et de préférence des éléments incompressibles en grandes déformations_INCO_UPGvalables si loi de Rousselier en non local |
Type de chargement |
Chargements non proportionnels |
Documents Code_Aster |
R5.03.06/R5.03.07 |
Inconvénients |
Paramètres à identifier expérimentalement sur différents types d’éprouvettes \(\mathit{CT}\) et \(\mathit{AE}\) Dépendance de la loi Rousselier en local à la taille des mailles Dépendance de la loi Rousselier en non local au paramètre de régularisation Calculs numériques très lourds en temps de calcul |
Avantages |
Description fine de la rupture ductile |
Champs d’application |
Éprouvettes Charpy en 3D [] Éprouvettes \(\mathit{AE}\) , \(\mathit{CT}3D\) [] Rousselier non local sur éprouvettes \(\mathit{CT}\) [] Round – Robin, comparaison avec \(\mathit{GTN}\) |
Perspectives |
Validation avec adaptation de maillage en grandes déformations et éléments incompressibles sur une éprouvette 2D en matériau ductile |
7.11. Fiche ID de GTN#
Type d’approche |
Approche locale couplée – rupture ductile |
Type matériau |
Élastoplasticité et élastoviscoplasticité – endommagement local ou non local en grandes déformations – paramètres spécifiques à identifier: q1, q2, f0, fn, fc, \(\delta\) paramètres pour la régularisation non locale: c, r |
Type de phénomène |
Germination, croissance et coalescence |
Type de défaut |
Fissure ou de préférence entaille / la rupture est décrite par l’adoucissement du comportement global du matériau |
Type de maillage |
Éléments quadratiques incompressibles en grandes déformations GRAD_INCO valables si loi en non local et INCO_UPG si loi en local |
Type de chargement |
Chargements non proportionnels |
Documents Code_Aster |
R5.03.29 |
Inconvénients |
Paramètres à identifier expérimentalement sur différents types d’éprouvettes \(\mathit{CT}\) ou \(\mathit{AE}\) Paramètres de régularisation à identifier Calculs numériques lourds en temps de calcul |
Avantages |
Description fine de la rupture ductile Indépendance de la loi GTN en non local à la taille des mailles |
Champs d’application |
Éprouvettes \(\mathit{AE}\) ou \(\mathit{CT3D}\) [17] |
Perspectives |
Validation sur chainage GTN-Beremin en grandes déformations et éléments incompressibles sur une éprouvette 2D et 3D en matériau ductile |
7.12. Fiche ID de Rice et Tracey#
Type d’approche |
Approche locale découplée probabiliste – rupture ductile |
Type matériau |
Élasto-plasticité (plasticité étendue) un seul paramètre à recaler \((R\mathrm{/}{R}_{0}{)}_{c}\) |
Type de phénomène |
Amorçage |
Type de défaut |
Fissure ou entaille / la rupture se produit si l’endommagement atteint une valeur critique intrinsèque au matériau – même maillage préconisé pour Beremin: maille carrée de \(50\mu m\) . |
Type de maillage |
Maillage valable en thermo-élastoplasticité – très fin en fond de fissure |
Type de chargement |
Valable pour les taux de triaxialité très grands (\(>0.5\) ) |
Documents Code_Aster |
R7.02.06/POST_ELEM- U4.81.22– post-traitement d’un calcul élasto-plastique |
Inconvénients |
Critère simplifié |
Avantages |
Approche simple à utiliser |
Champs d’application |
Vieillissement sous sollicitations mécaniques dans un acier \(C-\mathit{Mn}\) [] Calcul des effets de structures sur ASG [] |
Perspectives |
RAS |
7.13. Fiche ID de K-T/J-Q#
Type d’approche |
Approche globale à 2 paramètres |
Type matériau |
\(K-T\) : rupture fragile; \(J-Q\) : rupture ductile |
Type de phénomène |
Amorçage |
Type de défaut |
Fissure ou entaille |
Type de maillage |
Maillage valable en thermoélasticité/thermoplasticité |
Type de chargement |
Chargements monotones et prise en compte de la triaxialité |
Documents Code_Aster |
Non disponibles |
Inconvénients |
Non valable si chargement non proportionnels Nécessité de nombreux essais pour identifier le second paramètre |
Avantages |
Connue à l’international – dans le code \(\mathit{R6}\) Approche globale facile à utiliser |
Champs d’application |
Motivée dans [] |
Perspectives |
Opportunité des développements des approches dans Code_Aster Application fissure courte Comparaison entre approches |
7.14. Fiche ID de calcul de facteur de marge#
Type d’approche |
Approche classique – élastique linéaire et élastoplastique |
Type de rupture |
Fragile avec plasticité confinée |
Type matériau |
Calcul de \(G\) et \({G}_{\mathit{ENL}}\) , Post-traitement des facteurs d’intensité des contraintes correspondants et comparaison à la ténacité \({K}_{\mathit{IC}}\) |
Type de phénomène |
Amorçage |
Type de défaut |
Fissure |
Type de maillage |
Rayonnant/libre |
Type de chargement |
proportionnel |
Documents Code_Aster |
POST_FM: U4.81.51 |
Champs d’application |
Utilisée pour calculer les facteurs de marge \(\mathit{FM}\) et \({\mathit{FM}}_{\mathit{ASN}}\) pour justifier de la tenue mécanique d’un défaut de type sous revêtement ou dans le revêtement dans une cuve |
Perspectives |
Rupture ductile et comparaison à \({K}_{\mathit{JC}}\) |