A la suite de ce premier chapitre et de cette ´etude bibliographique et th´eorique, il convient de r´esumer et de souligner diff´erents points concernant la c´eramique microfissur´ee ´etudi´ee ainsi que les th´eories de la rupture, les essais m´ecaniques et les m´ethodes de corr´elation d’images pr´esent´es.
Le titanate d’aluminium est une c´eramique microfissur´ee au comportement endommageable `
a temp´erature ambiante (Sec.1.1). Peu ´etudi´e dans la litt´erature, son comportement m´ecanique d´epend fortement de la densit´e de microfissures au sein de la microstructure, de la nature et de la quantit´e de phase secondaire, ainsi que de la temp´erature. A temp´erature ambiante, son comportement `a la rupture est quasi-fragile. Cela semble r´esulter de la pr´esence de m´ecanismes de renforcement qui, en dissipant de l’´energie suppl´ementaire, permettent une propagation stable de la fissure principale. A notre connaissance, il n’existe ni loi de comportement identifi´ee, ni ´
etude d´etaill´ee de la rupture de ce mat´eriau en fonction de la temp´erature.
Dans la litt´erature, de tr`es nombreuses formulations ont ´et´e ´etudi´ees pour diff´erentes mi-crostructure, tailles de grains et de compositions de phase secondaire. A l’inverse, les travaux effectu´es sur la rupture du titanate d’aluminium sont relativement rares. Pour ces diff´erentes raisons, il est difficile d’extrapoler et de pr´edire des informations quantitatives concernant du mat´eriau fortement poreux pour filtres `a particules Diesel. Pour caract´eriser pr´ecisement son
comportement m´ecanique, il est n´ecessaire de r´ealiser et d’analyser diff´erents essais m´ecaniques `
a temp´erature ambiante comme `a haute temp´erature (Sec.1.3).
Les essais de flexion quatre points sont assez r´epandus, mais en cas de comportements endommageables ou dissym´etriques en traction et en compression, il est impossible d’obtenir directement des propri´et´es uniaxiales telle la contrainte `a rupture (Sec.1.3.1). Si l’utilisation de m´ethodes inverses permet d’estimer la position de l’axe neutre et ainsi les contraintes mises en jeu sur les diff´erentes faces d’un ´echantillon en flexion, il est pr´ef´erable d’identifier une loi de comportement endommageable dont le fondement thermodynamique est assur´e et qui peut repr´esenter l’ensemble des champs m´ecaniques, quel que soit le type de chargement (Sec.1.2.1). Pour les essais de flexion entaill´ee (Sec.1.3.1), la probl´ematique est similaire en cas de com-portement quasi-fragile. Ce type de comcom-portement `a la rupture ne peut ˆetre que partiellement caract´eris´e par la M´ecanique Lin´eaire Elastique de la Rupture (Sec.1.2.2 et 1.2.3). Pour pou-voir d´eterminer les valeurs des grandeurs asymptotiques et ´energ´etiques associ´ees `a la rupture d’un mat´eriau quasi-fragile, il est ´egalement n´ecessaire de connaˆıtre la position de la pointe de la fissure pendant l’essai. La m´ethode des complaisances est souvent utilis´ee mais pr´esente de nombreuses limitations en pr´esence de m´ecanismes de renforcement autour de la fissure. Etre capable de d´eterminer la position de la pointe de la fissure, ainsi que le champ d’endommage-ment sur l’ensemble de la structure, permetterait une description plus pr´ecise de la rupture du mat´eriau.
L’essai de double-torsion est quant `a lui plus sp´ecifique `a l’´etude de la fissuration des c´eramiques (Sec.1.3.2). Assez peu ´etudi´e dans la litt´erature, cet essai conduit pourtant `a de nombreuses probl´ematiques pouvant remettre en cause les hypoth`eses sur lesquelles s’ap-puie l’approche analytique ´elastique souvent utilis´ee. Parmi ces probl´ematiques se trouvent par exemple la d´etermination de la forme exacte du front curviligne et la r´epartition des facteurs d’intensit´es des contraintes le long du front de fissure. La mesure de la longueur et de la forme de la fissure s’av`ere en effet d´elicate pour les mat´eriaux non-transparents et fortement poreux. Face `a ces diff´erents besoins et probl´ematiques pr´ec´edemment ´evoqu´es, les m´ethodes de me-sure de champs permettent une nouvelle exploitation de ces essais et ainsi une caract´erisation plus pr´ecise des mat´eriaux ´etudi´es (Sec.1.4). Parmi les m´ethodes de mesure de champs, la corr´elation d’images pr´esente un fort potentiel, en particulier lorsqu’elle s’appuie sur des hy-poth`eses cin´ematiques, `a travers le choix de fonctions de forme, pour la d´ecomposition du champ de d´eplacement. Pour r´egulariser ce dernier, il est ´egalement possible de filtrer m´ecaniquement les solutions qui ne v´erifient pas l’´equilibre m´ecanique au sens d’une loi de comportement in-diqu´ee. Mˆeme pour les mat´eriaux fragiles se d´eformant peu, les champs m´ecaniques mis en jeu lors des diff´erents essais peuvent ˆetre mesur´es et d´ecrits tr`es pr´ecisement grˆace `a ces tech-niques, autorisant alors l’identification de grandeurs m´ecaniques intrins`eques aux mat´eriaux en cas d’endommagement ou de fissuration.
Ces diff´erentes techniques de corr´elation d’images 2D et 3D peuvent permettre une meilleure caract´erisation des comportements m´ecaniques et `a rupture. Il a ´et´e donc d´ecid´e de les appli-quer `a l’´etude de la c´eramique `a base de titanate d’aluminium d´evelopp´ee par le groupe Saint-Gobain pour l’utilisation en tant que filtre `a particules Diesel. Potentiellement, ces techniques de corr´elation d’images et m´ethodologies d’identification concernent de nombreux mat´eriaux, telles les autres c´eramiques quasi-fragiles dont les probl´ematiques sont similaires (Sec.1.1.4).
Cette synth`ese bibliographique et th´eorique explique le contexte des travaux et justifie les choix effectu´es et les techniques utilis´ees dans les chapitres suivants.
Dans le chapitre 2, la microstructure du mat´eriau `a base de titanate d’aluminium est pr´esent´ee et caract´eris´ee `a l’aide de premi`eres analyses physico-chimiques et thermom´ecaniques. Les dispositifs et protocoles exp´erimentaux des diff´erents essais m´ecaniques utilis´es dans les cha-pitres suivants sont ´egalement d´ecrits. Dans le chapitre 3, le comportement endommageable du mat´eriau est analys´e `a temp´erature ambiante et `a haute temp´erature. A partir de mesures de champ de d´eplacement mis en jeu lors des essais de flexion, de compression ou de traction, diff´erentes techniques de corr´elation d’images 2D sont d´evelopp´ees pour identifier directement diff´erentes lois de comportement du mat´eriau en fonction de la temp´erature. Dans le chapitre 4, des essais de flexion entaill´ee sont ´etudi´es par corr´elation d’images 2D, afin d’identifier les m´ecanismes de fissuration du mat´eriau. L’objectif est d’appliquer cette m´ethodologie d’iden-tification `a temp´erature ambiante comme `a haute temp´erature. Enfin, le chapitre 5 concerne l’analyse d’un essai in situ de double-torsion par tomographie X et corr´elation d’images 3D. Une approche couplant aspects exp´erimentaux et num´eriques est propos´ee pour permettre une description plus pr´ecise et r´ealiste de cet essai de fissuration.