SIMULATION NUMERIQUE DE TRAJETS DE PROPAGATION DE FISSURES EN MECANIQUE LINEAIRE BIDIMENSIONNELLE DE LA RUPTURE PDF Download
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Author: PHILIPPE.. AUTESSERRE
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 96
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Book Description
CE MEMOIRE PRESENTE DES TRAVAUX CONCERNANT LA SIMULATION NUMERIQUE DE TRAJETS DE PROPAGATION DE FISSURES, DANS LE CADRE THEORIQUE DE LA MECANIQUE LINEAIRE BIDIMENSIONNELLE DE LA RUPTURE. UNE CARACTERISTIQUE ESSENTIELLE DES SIMULATIONS EST QUE L'ON PREND EN COMPTE NON SEULEMENT L'ANGLE DE BRANCHEMENT MAIS EGALEMENT LA COURBURE DU TRAJET PREDIT. DANS UNE PREMIERE PARTIE (CHAPITRES 1 A 3) EST EXPOSEE LA MISE AU POINT ET L'IMPLANTATION, DANS LE LOGICIEL SYSTUS DE LA SOCIETE FRAMASOFT+CSI, D'UNE METHODE DE PREDICTION NUMERIQUE DE TRAJETS DE FISSURATION S'APPUYANT SUR LES TRAVAUX D'AMESTOY ET LEBLOND. NOUS DECRIVONS EGALEMENT QUELQUES APPLICATIONS. LE CADRE D'HYPOTHESES ENVISAGE EST CELUI D'UN COMPORTEMENT PUREMENT ELASTIQUE ET DE LA PROPAGATION D'UNE SEULE POINTE, SOUS TROIS TYPES DE SOLLICITATIONS: EN FATIGUE, SOUS CHARGEMENT CONSTANT, SOUS CHARGEMENT VARIABLE. NOUS PROLONGEONS DANS UNE SECONDE PARTIE (CHAPITRES 4 A 6) LES TRAVAUX THEORIQUES D'AMESTOY ET LEBLOND EN ETENDANT LES RESULTATS OBTENUS AU CAS OU IL EXISTE DES DEFORMATIONS INELASTIQUES FIGEES (CONSTANTES DANS LE TEMPS) ET A CELUI OU PLUSIEURS POINTES SE PROPAGENT. DANS LE PREMIER CAS, NOUS MONTRONS QUE LA FORME DES 3 PREMIERS TERMES DU DEVELOPPEMENT DES FACTEURS D'INTENSITE DE CONTRAINTES EN PUISSANCES DE LA LONGUEUR DE L'EXTENSION EST INCHANGEE: LES RESULTATS D'AMESTOY ET LEBLOND SONT DONC APPLICABLES SANS MODIFICATIONS. A TITRE D'ILLUSTRATION, NOUS ETUDIONS NUMERIQUEMENT LA PROPAGATION D'UNE FISSURE DANS UNE PLAQUE AYANT SUBI UNE TREMPE INTERROMPUE ; CECI NOUS PERMET D'EXPLIQUER, OU TOUT AU MOINS DE REPRODUIRE, UN COMPORTEMENT EXPERIMENTAL SURPRENANT. DANS LE SECOND CAS, NOUS ETUDIONS L'INFLUENCE EXERCEE PAR LA PROPAGATION DE L'UNE DES POINTES SUR CELLE DE L'AUTRE (EN SUPPOSANT POUR SIMPLIFIER QU'IL N'EXISTE QUE DEUX POINTES). DANS CE BUT, NOUS DETERMINONS LA NOUVELLE FORME DES DEVELOPPEMENTS DES FACTEURS D'INTENSITE AUX DEUX POINTES. A L'AIDE DE CEUX-CI, NOUS OBTENONS LES PARAMETRES GEOMETRIQUES DEFINISSANT LES TRAJETS DE PROPAGATION, ET METTONS EN PARTICULIER EN EVIDENCE LA POSSIBILITE DE L'EXISTENCE DE BIFURCATIONS
Author: PHILIPPE.. AUTESSERRE
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Languages : fr
Pages : 96
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CE MEMOIRE PRESENTE DES TRAVAUX CONCERNANT LA SIMULATION NUMERIQUE DE TRAJETS DE PROPAGATION DE FISSURES, DANS LE CADRE THEORIQUE DE LA MECANIQUE LINEAIRE BIDIMENSIONNELLE DE LA RUPTURE. UNE CARACTERISTIQUE ESSENTIELLE DES SIMULATIONS EST QUE L'ON PREND EN COMPTE NON SEULEMENT L'ANGLE DE BRANCHEMENT MAIS EGALEMENT LA COURBURE DU TRAJET PREDIT. DANS UNE PREMIERE PARTIE (CHAPITRES 1 A 3) EST EXPOSEE LA MISE AU POINT ET L'IMPLANTATION, DANS LE LOGICIEL SYSTUS DE LA SOCIETE FRAMASOFT+CSI, D'UNE METHODE DE PREDICTION NUMERIQUE DE TRAJETS DE FISSURATION S'APPUYANT SUR LES TRAVAUX D'AMESTOY ET LEBLOND. NOUS DECRIVONS EGALEMENT QUELQUES APPLICATIONS. LE CADRE D'HYPOTHESES ENVISAGE EST CELUI D'UN COMPORTEMENT PUREMENT ELASTIQUE ET DE LA PROPAGATION D'UNE SEULE POINTE, SOUS TROIS TYPES DE SOLLICITATIONS: EN FATIGUE, SOUS CHARGEMENT CONSTANT, SOUS CHARGEMENT VARIABLE. NOUS PROLONGEONS DANS UNE SECONDE PARTIE (CHAPITRES 4 A 6) LES TRAVAUX THEORIQUES D'AMESTOY ET LEBLOND EN ETENDANT LES RESULTATS OBTENUS AU CAS OU IL EXISTE DES DEFORMATIONS INELASTIQUES FIGEES (CONSTANTES DANS LE TEMPS) ET A CELUI OU PLUSIEURS POINTES SE PROPAGENT. DANS LE PREMIER CAS, NOUS MONTRONS QUE LA FORME DES 3 PREMIERS TERMES DU DEVELOPPEMENT DES FACTEURS D'INTENSITE DE CONTRAINTES EN PUISSANCES DE LA LONGUEUR DE L'EXTENSION EST INCHANGEE: LES RESULTATS D'AMESTOY ET LEBLOND SONT DONC APPLICABLES SANS MODIFICATIONS. A TITRE D'ILLUSTRATION, NOUS ETUDIONS NUMERIQUEMENT LA PROPAGATION D'UNE FISSURE DANS UNE PLAQUE AYANT SUBI UNE TREMPE INTERROMPUE ; CECI NOUS PERMET D'EXPLIQUER, OU TOUT AU MOINS DE REPRODUIRE, UN COMPORTEMENT EXPERIMENTAL SURPRENANT. DANS LE SECOND CAS, NOUS ETUDIONS L'INFLUENCE EXERCEE PAR LA PROPAGATION DE L'UNE DES POINTES SUR CELLE DE L'AUTRE (EN SUPPOSANT POUR SIMPLIFIER QU'IL N'EXISTE QUE DEUX POINTES). DANS CE BUT, NOUS DETERMINONS LA NOUVELLE FORME DES DEVELOPPEMENTS DES FACTEURS D'INTENSITE AUX DEUX POINTES. A L'AIDE DE CEUX-CI, NOUS OBTENONS LES PARAMETRES GEOMETRIQUES DEFINISSANT LES TRAJETS DE PROPAGATION, ET METTONS EN PARTICULIER EN EVIDENCE LA POSSIBILITE DE L'EXISTENCE DE BIFURCATIONS
Author: Laurent Ponson
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3031183401
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 290
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Book Description
The volume provides a comprehensive understanding of the macroscopic failure behavior of solids from the description of the microscopic failure processes and their coupling with the microstructure. Several fundamental questions were addressed: the relation between the microstructural features of materials and their fracture properties and crack trajectories; the role of damage mechanisms and non-linear deformations near the crack tip on the failure behavior of solids; and finally the role of dynamic inertial effects during fast fracture was more briefly evoked. The chapters provide a pedagogical overview of recently developed concepts and tools, that permit to perform the transition from small scales to large ones in fracture problems, thus introducing basic rules for the rational design of tough solids.
Author: SALAH-EDDINE.. MOUCHRIF
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 175
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CE MEMOIRE PRESENTE UN ENSEMBLE DE TRAVAUX SUR LES TRAJETS DE PROPAGATION DE FISSURES EN MECANIQUE LINEAIRE TRIDIMENSIONNELLE DE LA RUPTURE FRAGILE, QUESTION QUI, SI L'ON EXCEPTE LES TRAVAUX DE RICE ET GAO ET NAZAROV, A RAREMENT ETE CONSIDEREE JUSQU'A PRESENT. DANS UNE PREMIERE PARTIE, EN CONSIDERANT UNE EXTENSION VIRTUELLE (CETTE DERNIERE, AINSI QUE LA FISSURE INITIALE, ETANT DE GEOMETRIE ARBITRAIRE), NOUS AVONS ETABLI L'EXPRESSION DU TROISIEME TERME DU DEVELOPPEMENT DES F.I.C. EN PUISSANCES DE LA LONGUEUR DE L'EXTENSION, CELLE DES DEUX PREMIERS AYANT DEJA ETE ETABLIE PAR J.B. LEBLOND. LA COMBINAISON DE CES RESULTATS ET D'UN CRITERE DE TYPE ENERGETIQUE (GRIFFITH) PERMET, EN NEGLIGEANT LE PHENOMENE DE SEGMENTATION DU FRONT EN PRESENCE DE MODE III, DE CALCULER LES DIVERS PARAMETRES GEOMETRIQUES (COURBURE, LONGUEUR ET ANGLE DE BRANCHEMENT) DE L'EXTENSION REELLE, ET DE DISCUTER AINSI CERTAINES QUESTIONS DE BIFURCATION ET DE STABILITE DU TRAJET DE PROPAGATION, EN PARTICULIER DANS LE CAS D'UNE FISSURE EN FORME DE FENTE INFINIE CHARGEE EN MODE I DANS UN MILIEU INFINI. UNE DEUXIEME PARTIE EST CONSACREE A L'ETUDE DE LA SEGMENTATION DU FRONT EN MODE MIXTE I + III. POUR CE FAIRE, NOUS AVONS CONSIDERE UNE FISSURE PLANE SEMI-INFINIE MUNIE D'UNE EXTENSION DROITE DE LONGUEUR UNIFORME ET PRESENTANT UN ANGLE DE BRANCHEMENT VARIABLE LE LONG DU FRONT. L'EVALUATION DES F.I.C. LE LONG DU FRONT DE LA FISSURE AINSI ETENDUE (PREALABLE INDISPENSABLE A TOUTE DISCUSSION DE LA PROPAGATION) NECESSITE LA CONNAISSANCE D'UN TERME PROPORTIONNEL A LA DERIVEE DE L'ANGLE DE BRANCHEMENT ET FAISANT INTERVENIR UN OPERATEUR UNIVERSEL (C'EST-A-DIRE INDEPENDANT DU PROBLEME), DONT L'ANALYSE DE LA PREMIERE PARTIE A REVELE L'EXISTENCE SANS EN FOURNIR LA VALEUR. LE CALCUL DE CET OPERATEUR EST EFFECTUE EN UTILISANT UNE TECHNIQUE DE DEVELOPPEMENT ASYMPTOTIQUES RACCORDES, PUIS LE FORMALISME DE MUSKHELISHVILI COUPLE A UNE TECHNIQUE DE TRANSFORMATION CONFORME. POUR UN CRITERE DE TYPE TAUX DE RESTITUTION D'ENERGIE MAXIMUM, ON TROUVE QUE LA CONFIGURATION SEGMENTEE DU FRONT EST PLUS FAVORISEE QUE LA CONFIGURATION RECTILIGNE, CE QUI CONSTITUE UNE PREMIERE EXPLICATION, ENCORE QUALITATIVE ET INCOMPLETE, DU PHENOMENE DE SEGMENTATION DANS LE CADRE DE LA THEORIE ENERGETIQUE DE LA RUPTURE
Author: XIA-BING.. ZHANG
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Languages : fr
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L'OBJET DE CETTE THESE EST D'APPORTER UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE NUMERIQUE PAR LA MECANIQUE DE LA RUPTURE, DE LA PROPAGATION ET DE LA BIFURCATION DES FISSURES EXISTANT DANS DES STRUCTURES FORMEES D'UNE OU PLUSIEURS COUCHES DE MATERIAUX ET DE PROPOSER UNE METHODOLOGIE POUR SIMULER L'EVOLUTION DE FISSURE (EN MODE MIXTE) JUSQU'A LA RUINE DE LA STRUCTURE ETUDIEE. L'ETUDE COMPORTE QUATRE PARTIES. LA PREMIERE PARTIE EST UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LA MECANIQUE DE LA RUPTURE. DANS LA DEUXIEME PARTIE, UNE ANALYSE COMPARATIVE ENTRE LES METHODES NUMERIQUES ACTUELLEMENT UTILISEES POUR DETERMINER LES PARAMETRES DE FISSURATION PERMET DE CARACTERISER CHAQUE METHODE, COMPTE TENU DE LEURS POSSIBILITES D'APPLICATION AUX CAS DE MATERIAUX HOMOGENES ET DE BI-MATERIAUX. LA TROISIEME PARTIE EST CONSACREE A DEUX NOUVELLES METHODES NUMERIQUES: LES METHODES DES INTEGRALES T ET A, QUI PERMETTENT DE SEPARER PLUS FACILEMENT LES DEUX MODES DE RUPTURE. LA VALIDATION NUMERIQUE DE LA METHODE DE L'INTEGRALE A MONTRE LE GRAND INTERET DE CETTE METHODE. LA DERNIERE PARTIE CONCERNE L'ETUDE DE LA PROPAGATION ET DE LA BIFURCATION DE FISSURES. LA SIMULATION NUMERIQUE DE L'EVOLUTION DE FISSURE EST EFFECTUEE SUR DES EXEMPLES DIFFERENTES. LES RESULTATS NUMERIQUES OBTENUS SONT CONFIRMES PAR DES RESULTATS EXPERIMENTAUX. L'ANALYSE DE L'INTERACTION DE DEUX FISSURES PERMET DE CERNER LA ZONE D'INFLUENCE SUR LA DIRECTION DE PROPAGATION DE CELLES-CI. LA NON-NECESSITE D'UN MAILLAGE SYMETRIQUE AUTOUR DE LA POINTE DE FISSURE LORS D'UNE TELLE ETUDE CONFIRME TOUT L'INTERET DE LA METHODE DE L'INTEGRALE A
Author: RECHO Naman
Publisher: Lavoisier
ISBN: 274628118X
Category :
Languages : fr
Pages : 306
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Book Description
Les objectifs de la mécanique de la rupture sont double, d'une part ils concernent la description des champs mécaniques au voisinage de la pointe de la fissure et les énergies qui leur sont associées et d'autre part, ils traitent de l'évaluation de la nocivité d'une fissure en terme de la propagation de celle-ci. Deux champs d'étude constituent la structure de cet ouvrage, l'un relatif à la modélisation de la singularité induite par la pointe d'une fissure qui est relatée dans le premier tome intitulé : Modélisation des champs mécaniques en pointe de fissure et des singularités. Dans ce premier tome, une introduction à la mécanique des milieux continus s'avère nécessaire. Ensuite, une démarche consistant à étudier la façon permettant de voir "Comment introduire une singularité dans un milieu continu ?" est développée. Pour ce faire, deux manières subsistent : La première, locale, consiste, d'une part, à décrire les fonctions de contraintes (voire de déformations) comme étant continues partout sauf à la pointe de la fissure et d'autre part à introduire les conditions de surfaces libres relatives aux lèvres de la fissure, il s'agit alors de l'analyse asymptotique. Quant à la seconde manière, énergétique, elle revient à évaluer le taux de restitution de l'énergie potentielle conséquente à un accroissement infinitésimal de la longueur de fissure. Le deuxième tome du livre intitulé : propagation et bifurcation de fissure, traite des critères de propagation et de bifurcation de fissure en milieu élastique et élastoplastique sous des chargement monotone (Rupture fragile) et dynamique (Rupture par Fatigue). Les solutions analytiques obtenues ne peuvent pas être utilisées dans les structures à géométrie et conditions aux limites variées, alors il sera nécessaire de faire appel aux méthodes d'analyse numérique et plus particulièrement à la méthode des éléments finis. Deux chapitres abordent ces applications numériques : l'un, en tome I, relatif à l'introduction au calcul par éléments finis des structures fissurées et l'autre, en tome II traitant de la prévision de la rupture par fissuration des éléments de structures métalliques soumises à la fatigue. Chaque phénomène étudié est abordé suivant trois volets : - sa modélisation conceptuelle et théorique, - son utilisation dans les critères de résistance à rupture - et enfin sa mise en oeuvre en terme de faisabilité et d'application numérique. Le lecteur est mis en garde quant au fait que l'essentiel des développements du livre concerne les matériaux métalliques. L'extension des conclusions au cas de matériaux composites, élastomériques et plastiques est sujet à caution.
Author: RECHONaman
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2746288052
Category :
Languages : en
Pages : 306
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Book Description
Les objectifs de la mécanique de la rupture sont double, d'une part ils concernent la description des champs mécaniques au voisinage de la pointe de la fissure et les énergies qui leur sont associées et d'autre part, ils traitent de l'évaluation de la nocivité d'une fissure en terme de la propagation de celle-ci. Deux champs d'étude constituent la structure de cet ouvrage, l'un relatif à la modélisation de la singularité induite par la pointe d'une fissure qui est relatée dans le premier tome intitulé : Modélisation des champs mécaniques en pointe de fissure et des singularités. Après un premier volume intitulé "Mécanique de la rupture par fissuration", ce deuxième tome traite des critères de propagation et de bifurcation de fissure en milieu élastique et élastoplastique sous des chargements monotones (Rupture fragile) et dynamique (Rupture par Fatigue). Les solutions analytiques obtenues ne peuvent pas être utilisées dans les structures à géométrie et conditions aux limites variées, alors il sera nécessaire de faire appel aux méthodes d'analyse numérique et plus particulièrement à la méthode des éléments finis. Deux chapitres abordent ces applications numériques : l'un, en tome I, relatif à l'introduction au calcul par éléments finis des structures fissurées et l'autre, dans le tome II traitant de la prévision de la rupture par fissuration des éléments de structures métalliques soumises à la fatigue.
Author: Djimédo Kondo
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 248
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Book Description
Les instabilités autour d'ouvrages souterrains restent une des préoccupations majeures en mécanique des roches. Que ce soit dans le génie civil, minier ou pétrolier, leur apparition conditionne l'exploitation et la sécurité des ouvrages. Étant donné que de telles instabilités résultent généralement de la propagation de discontinuités induites autour des ouvrages, la mécanique linéaire de la rupture a été retenue comme outil d'analyse de déformations dans les roches. Une présentation est faite de cet outil et les possibilités nouvelles qu'il offre sont mises en évidence. Un code de calcul, basé sur la méthode des discontinuités de déplacements, a été développé pour la propagation en mode mixte des fissures. Il permet en particulier la prise en compte du frottement sur les lèvres des fissures fermées. Dans le but de valider ce code, une simulation numérique a été effectuée, qui montre une bonne concordance avec les résultats théoriques disponibles. Un modèle de matériau fissuré a été ensuite proposé. Il s'agit d'une cellule de matériau comportant une fissure inclinée frottante. Le modèle rend compte des traits essentiels du comportement a la rupture des roches : rupture axiale, apparition de pic de contrainte, transition fragile-ductile. Enfin, le modèle est appliqué aux ouvrages souterrains. On montre que la rupture peut démarrer à l'intérieur du parement. La progression de cette rupture se fait en deux phases (stable et instable) distinctes
Author: Romains Pelée de Saint Maurice
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 166
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Book Description
Author: Benoît Trollé
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 213
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Book Description
Sous l'effet des sollicitations mécaniques répétées induites par les passages des trains, on observe l'apparition de fissures de fatigue de contact dans les rails. Une fois amorcées, celles-ci peuvent se propager et mener à la rupture du rail. Dans un contexte d'intensification du trafic et d'augmentation globale des vitesses de circulation, il devient stratégique pour SNCF d'optimiser sa politique de maintenance. Afin de définir des pas de surveillance adaptés et une planification optimisée des opérations de maintenance, une meilleure connaissance des mécanismes d'endommagement par fatigue du rail s'avère nécessaire. Tendre vers cette stratégie de maintenance prédictive passe par la mise en place d'outils de simulation numérique adaptés. Dans ce contexte, une chaîne d'outils a été développée : détermination des sollicitations transmises au rail, des champs de contraintes et de déformations résiduelles, localisation des zones critiques vis-à-vis du risque de fissuration. L'étape suivante consiste à estimer le risque lié à la présence de fissures et à étudier leurs propagations. Elle constitue une partie des objectifs de ces travaux de thèse. La résolution du problème tri-dimensionnel d'une structure fissurée, avec contact et frottement entre les lèvres, est effectuée grâce à un modèle tri-dimensionnel éléments finis étendus multi-échelles. Ce modèle fait appel à une formulation mixte stabilisée où chaque champ est écrit à l'aide d'enrichissement. La fissure est représentée grâce à une stratégie implicite-explicite. Le problème est résolu à l'aide du solveur non-linéaire LATIN. Une étude empirico-numérique a permis de proposer des formules a priori assurant à la méthode de résolution un taux de convergence proche de l'optimal. La simulation de la propagation des fissures de fatigue est réalisée à l'aide de critères spécifiques, adaptés à un chargement multi-axial et non-proportionnel, et d'une loi de propagation dédiée en mode mixte. La confrontation des résultats de simulation avec des essais réalisés sur une configuration cylindre-plan a validé la stratégie X-FEM/LATIN à deux échelles. Tous ces développements ont été implémentés dans le code de calcul éléments finis CAST3M. Des contraintes résiduelles réalistes, provenant d'un logiciel externe, ont été introduites. Cette étape a requis la mise en place d'une procédure de transfert des champs entre les deux maillages (celui utilisé pour le calcul des contraintes résiduelles et celui utilisé pour la résolution du problème de mécanique élastique linéaire de la rupture). L'étude de la flexion du rail a révelé l'influence de ce phénomène uniquement lors du passage du chargement sur la fissure.Enfin, une étude numérique a montré la très forte influence de l'orientation du chargement tangentiel, des contraintes résiduelles et de la présence de plusieurs fissures sur la direction et les vitesses de propagation des fissures de fatigue.
Author: Yann Tamim Carin
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 141
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Book Description
Nous proposons des méthodes d'analyse afin de caractériser les matériaux vis a vis de la propagation dynamique de fissure en rupture fragile. ainsi, nous avons développe un modèle unidimensionnel pour déterminer les premières conditions favorables ou défavorables a la propagation. puis une méthode hybride a été mise au point permettant de rechercher des critères. elle associe une simulation numérique bidimensionnelle et un dispositif expérimental. son application au pmma a mis en évidence les effets de la structure et de la vitesse de la fissure sur la réponse. l'approche unidimensionnelle consiste a analyser un système de poutre type double cantiler beam constitue d'un matériau élastique, linéaire et homogène. le développement analytique permet de définir des critères de propagation. une dépendance vis a vis de l'histoire du chargement et de celle de la fissure (position et vitesse) a été mise en évidence. la résolution numérique des équations ainsi obtenues montre que la fissure est freinée voire même arrêtée par l'arrivée d'un front d'onde de réflexion sur la pointe de fissure. la partie expérimentale est réalisée sur un système de barres d'hopkinson synchronise avec un système de photographie rapide qui donne l'évolution de la fissure. deux géométries spécifiques de l'éprouvette (plaque avec un coin et plaque trouée) sont étudiées. les résultats sont en concordance avec le modèle numérique en mettant bien en évidence l'arrêt de la propagation a l'arrivée d'un front d'onde puis son redémarrage. des vitesses de propagation de fissure jusqu'a 350 m/s sont observées. le passage des équations de l'elastodynamique linéaire au cas bidimensionnel se fait par l'utilisation d'un modèle numérique par éléments finis. une méthode de relâchement progressif des nuds a été mise au point pour simuler la propagation de fissure. les résultats confrontes a l'expérimental confirment l'importance du critère qui ne peut pas être une constante.
