Propagation de fissures

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Mécanismes d'amorçage et de propagation de fissures dans un Alliage à Mémoire de Forme de type TiNi

Mécanismes d'amorçage et de propagation de fissures dans un Alliage à Mémoire de Forme de type TiNi

20 ème Congrès Français de Mécanique Besançon, 29 août au 2 septembre 2011 Figure 5 : Observations au MEB des sites d'amorçage (a)- traces résiduelles de martensites, (b)- amorçage aux interfaces martensite-martensite, (c)- amorçage aux joints de grains, (d)- propagation de fissures Des observations du faciès de rupture (figure 6) mettent en avant un faciès peu accidenté, une rupture fragile sans présence de fissures secondaires. La zone d'amorçage (ligne trait plein), la zone de propagation (ligne en trait pointillée) et la zone de rupture sont très clairement identifiables. De nombreuses rivières convergent vers une zone unique qui est le site d'amorçage (figure 6 a-). A plus fort grandissement, la propagation et la rupture sont, toutes les deux, un mélange de type transgranulaire et de type intergranulaire (figure 6 b- et c-). L'éprouvette s'est rompue au 1576 ième cycle, ce qui signifie que l'endommagement visible, à savoir l'amorçage
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Equations intégrales variationnelles pour le problème en vitesse de propagation de fissures en élasticité linéaire

Equations intégrales variationnelles pour le problème en vitesse de propagation de fissures en élasticité linéaire

M. BOl\'NET, A regularized galerkin symmetric BlE formulation for mixed 3D elastic boundary value problems, Bound. El. Abstr. and News/., 4, 1993, p. 109-113. M. BONNET, Formulation par equations integrales variationnelles du probleme en vitesse de propagation de fissures en milieu elastique lin6aire. Actes, Journee de travail sur les discontiilllites mobiles, LMS, Palaiseau, 4 mai 1993.

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Etude d'un composite aéronautique à matrice métallique sous chargements de fatigue : sollicitation mécano-thermique et propagation de fissures

Etude d'un composite aéronautique à matrice métallique sous chargements de fatigue : sollicitation mécano-thermique et propagation de fissures

IV.2 PRINCIPE DES ESSAIS IV.2.1 Géométrie des éprouvettes Les essais réalisés ici en fissuration sur le composite SM!1140+/Ti!6242 s’intéressent à la propagation d’une fissure courte sous un chargement de fatigue appliqué perpendiculairement à la direction des renforts. On utilise le terme de fissures courtes par opposition aux essais de propagation de fissures longues qui sont menés jusqu’à la rupture des éprouvettes [Maire et al. 00]. Les essais conduits dans le cadre de notre étude sont réalisés sur des éprouvettes de la mécanique de la rupture de type SEN. La propagation s’effectue jusqu’à une taille de fissure normée, a/W (avec a taille de la fissure et W largeur de l’éprouvette), de 0,3 au maximum. En effet au-delà de cette dimension on peut penser que des composantes de flexion rendent la sollicitation imposée à l’éprouvette multiaxiale. La taille maximale de fissure étudiée ne dépasse donc pas 3,2!mm, entaille comprise.
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Méthode de fast marching pour la propagation de fissures 3D dans Codeₐster

Méthode de fast marching pour la propagation de fissures 3D dans Codeₐster

Mots clés — X-FEM, levet set, propagation. 1 Introduction La méthode des éléments finis étendus (X-FEM) [1] couplée avec une représentation de la fissure par des level sets s’est révélée intéressante pour simuler la propagation de fissures. L’avantage principal de la combinaison de ces deux outils est la possibilité d’introduire la fissure indépendamment du maillage. La fissure est représentée par deux fonctions level sets orthogonales entre elles et il suffit de mettre à jour ces fonctions pour simuler la propagation de la fissure. Il existe dans Code_Aster plusieurs méthodes permettant de réactualiser les level sets : des méthodes basées sur la résolution d’équations différentielles de type Hamilton Jacobi [2] ou des méthodes basées sur une approche géométrique [3]. Nous proposons ici une nouvelle méthode de propagation basée sur la fast marching [4] que nous souhaitons évaluer et étendre à tous types de mailles.
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Étude expérimentale de la propagation de fissures de fatigue dans la zone affectée thermiquement de joints soudés de roues de turbines hydrauliques

Étude expérimentale de la propagation de fissures de fatigue dans la zone affectée thermiquement de joints soudés de roues de turbines hydrauliques

inoxydable martensitique CA6NM et le métal d’apport homogène 410NiMo. L’assemblage des composantes se fait généralement à l’aide du soudage à l’arc avec fil fourré. Bien souvent, les aubes sont soudées à leur support à l’aide de joints en T à pénétration partielle. En raison de la grande taille des pièces à souder, il y a un intérêt économique à utiliser ce type de joint afin de minimiser la quantité de soudure requise. Les efforts supportés par les roues proviennent principalement de la force centripète engendrée par la rotation de la roue, ainsi que de la pression exercée par l’eau. Les régimes d’opération transitoires, ainsi que divers phénomènes hydrauliques tels que les fluctuations de pression engendrées par l’interaction rotor-stator, conduisent à une variation de ces efforts dans le temps. Ces charges cycliques peuvent se traduire par la propagation de fissures par fatigue. Ces fissures peuvent se propager des extrémités de la zone non soudée des joints à pénétration partielle ainsi que des défauts inévitables de coulée et de soudage. En raison de leur géométrie en T, les joints soudés des roues sont aussi le siège de concentrations de contraintes, ce qui augmente la probabilité d’initiation et de propagation des fissures de fatigue à ces endroits. Lors du soudage, une zone affectée thermiquement se développe dans le métal de base, à l’interface avec le métal d’apport. Cette zone est le siège de transformations métallurgiques locales induites par l’important apport de chaleur lors du soudage et présente un gradient de propriétés mécaniques et de fatigue. L’intérêt de concentrer la recherche sur les joints soudés provient du fait que leur résistance à la propagation des fissures de fatigue peut considérablement varier entre le métal d’apport, la zone affectée thermiquement et le métal de base. Une panoplie de facteurs peuvent influencer le comportement en fatigue-propagation des soudures, tels que la microstructure, les contraintes résiduelles, les traitements thermiques, etc. Dans cette étude, un intérêt particulier est porté à la zone affectée thermiquement induite dans le CA6NM lors du soudage et dont le comportement en fatigue-propagation requiert davantage d’attention.
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Détermination de la résistance à la propagation de fissures d’essences de bois Algériens

Détermination de la résistance à la propagation de fissures d’essences de bois Algériens

Publication date 2010 Description Le bois est l’un des matériaux de construction les plus répandus, qui présente des défauts comme les noeuds, les poches de résine, les fissures dûs au séchage. Leurs présence dans une structure en bois est la conséquence première d’une structure exposée aux contraintes extérieurs et l’amorçage du défaut, tout en recevant une énergie extérieure suffisante pour faire propager le défaut en créant des nouvelles surfaces dans la structure en bois. En ce qui concerne les éléments structuraux en bois. Dans notre travail, on a déterminé un facteur intrinsèque à la rupture, qui est le taux de restitution de l’énergie G (J/m2), caractérisant la résistance à la propagation des fissures, de trois essences de bois Algérien, à partir
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Nucléation et propagation de fissures en conditions anisotropes

Nucléation et propagation de fissures en conditions anisotropes

1.1.3 Objectifs du travail de doctorat Les phénomènes de fissuration illustrés précédemment mettent en évidence l’influence de la prise en compte de l’anisotropie du champ de contrainte et du comportement du maté- riau pour expliquer cette anisotropie induite. Il est important de noter que ces fissures en chevrons apparaissent de manière bien reproductible selon les géométries décrites ci-dessus. En d’autres termes, il ne s’agit à l’évidence pas d’occurrences isolées qui pourraient être attribuées à des défauts très localisés. Également, cela signifie que leur naissance et leur développement est bien le fruit d’un véritable mécanisme physique. De plus, ces fissures ap- paraissent après la phase d’excavation dans le laboratoire de Bure, et ce, en l’absence de tout dépôt de colis radioactif. Cela signifie que ces causes physiques sont purement mécaniques et ne trouvent donc pas leur origine dans un éventuel couplage avec des phénomènes d’irra- diation ou de source de chaleur. Ainsi, il doit être possible de rendre compte de ces faciès de fissuration à partir des outils et des concepts de la mécanique de la rupture. Bien que la ca- ractérisation in situ et la compréhension globale des phénomènes ont beaucoup progressé ces dernières années, les mécanismes mis en jeux sont toujours mal connus et un certain nombre de problématiques restent ouvertes. Le phénomène déclencheur à l’origine de l’amorçage de la fissuration est par exemple toujours au cœur des débats actuels. Également, il n’est pas clair si la dissymétrie de la fracturation observée doit être attribuée à l’effet de l’anisotropie de contraintes ou de l’anisotropie des caractéristiques mécaniques du sol argileux, et ce, pris séparément ou de manière couplée.
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Propagation de fissures tridimensionnelles dans des matériaux inélastiques avec XFEM dans Cast3m

Propagation de fissures tridimensionnelles dans des matériaux inélastiques avec XFEM dans Cast3m

Cast3m sont confrontés. En perspective, la gestion de la propagation peut être améliorée dans le cas tridimensionnel. En effet, il reste assez difficile de traiter le cas d’un front de fissure dont les différents points ont des vitesses de propagation différentes, puisque dans la structure du code, on impose que la plus petite avancée élémentaire du front soit supérieur à un élément. Sur des maillages grossiers, peu de pas de propagation sont ainsi possible. De futurs travaux devrait permettre de lever cet handicap.

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Propagation de fissures et endommagement par microfissures des matériaux viscoélastiques linéaires non vieillissants

Propagation de fissures et endommagement par microfissures des matériaux viscoélastiques linéaires non vieillissants

La prédi tion de la perte de pré ontrainte due au uage mais aussi l'ana- lyse de ses onséquen es onstituent a tuellement un enjeu majeur pour EDF. En eet, le phénomène en question réduit la marge de résistan e à la ssuration de la paroi interne de l'en einte en situation a identelle et pourrait onduire à l'augmentation de son taux de fuite. C'est dans e ontexte que s'ins rivent les travaux présentés dans e mémoire. Ils sont dédiés à l'analyse du omporte- ment d'une stru ture ma ros opique ou élémentaire, ssurée ou mi rossurée, onstituée d'un matériau qui est le siège de déformations diérées, et d'év aluer le risque de propagation. L'é helle de la stru ture est bien évidemment l'ob je tif nal, puisque elle- i n'est autre, à terme, que la paroi interne de l'en einte. On ne peut néanmoins faire l'é onomie d'une étude à l'é helle du volume élémentaire représentatif où il s'agit d'aborder l'impa t du uage sur l'endommagement et son évolution.
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Analyse expérimentale de la propagation de fissures dans des tôles minces en al-li par méthodes de champs

Analyse expérimentale de la propagation de fissures dans des tôles minces en al-li par méthodes de champs

I.3 Taille Critique De Volume Sollicité La taille en µm² de la zone plastique en fond de fissure (pour ε équ plast >0,12) est mesurée de chaque côté de l'entaille. Des résultats représentatifs sont illustrés Tableau IV.6 et montrent que que quelle que soit la direction de traction, il semble y avoir une taille critique de plastification au-delà de laquelle il y a propagation de la fissure. En effet, dans tous les cas la taille de la zone plastifiée évolue lentement jusqu'à atteindre une valeur d'environ 200 000 µm² puis certaines zones se mettent à croire très rapidement. En observant les grains situés en fond de fissure et correspondant aux 4 zones décrites dans le Tableau IV.6, on relève que les zones sur lesquelles se trouvent les plus gros grains sont celles dont la plastification est la plus stable (Tableau IV.7). En revanche les zones sur lesquelles on trouve de nombreux grains de petite taille sont celles qui semblent mener à la fissuration. Tous ces résultats ne sont qu'expérimentaux et mériteraient une étude plus poussée, mais cela concorde avec les résultats précédents : il plus facile de plastifier les petits grains et de « propager » cet état de plastification aux grains voisins via le joint de grain qui oppose moins de résistance à cette propagation qu'un gros grain.
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Propagation de fissures trois dimensions et en dynamique rapide

Propagation de fissures trois dimensions et en dynamique rapide

2.2 Propagation des vitesses du front vers tout le maillage level-sets Une fois le front discrétisé, les vitesses sont calculées par la mécanique de la rupture décrite au paragraphe 3. En chaque point de discrétisation du front, il faut étendre ces vitesses à tout le maillage level-sets. la méthode utilisée jusqu’ici dans la littérature consistait à résoudre les équations d’Hamilton- Jacobi de propagation d’un champs le long d’une interface, décrites par Gravouil et al. [3]. Cette méthode est couteuse en temps de calcul et souffre d’un soucis de robustesse. Pour cette raison, nous avons choisis de propager les vitesses de façon géométrique, comme illustrée figure 3. Les 2 points du front les plus proches du noeud du maillage où l’on souhaite calculer la vitesse sont recherchés, et si la projection du noeud est localisée entre ces 2 points, sa vitesse est calculée linéairement par l’équation 4. Sinon, la vitesse du point le plus proche est donnée directement au noeud. d a et d b sont les distances du noeud M
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Etude de la propagation de fissures dans les caoutchoucs synthétiques.

Etude de la propagation de fissures dans les caoutchoucs synthétiques.

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Caractérisation et modélisation micromécanique de la propagation de fissures fragiles par effet de l'hydrogène dans les alliages AA 7xxx

Caractérisation et modélisation micromécanique de la propagation de fissures fragiles par effet de l'hydrogène dans les alliages AA 7xxx

deux modes est déplacée vers des vitesses encore plus basses par rapport aux cas de D H = 10 −12 m 2 s −1 et passe d’une vitesse de propagation entre ˙a 5 et ˙a 6 à une vitesse entre ˙a 1 et ˙a 2 . La prise en consideration de l’aspect hétérogène des joints de grains est basée sur l’hypo- thèse de pré-fragilisation des interfaces précipités-grains et tient compte de cet effet par la ré- duction de la contrainte maximale de décohésion des précipités qui est cinq fois plus basse que celle des ligaments d’aluminium. Le piégeage de l’hydrogène par les précipités a été montré par plusieurs travaux [Scamans, 1978, Christodoulou & Flower, 1979, Malis & Chaturvedi, 1982]. L’affinité entre les précipités intergranulaires et l’hydrogène est traduite par l’observation des bulles d’hydrogène formées autour des précipités le long des joints de grains. Les simulations numériques de la compétition entre la vitesse de fissuration et la diffusivité de l’hydrogène peuvent être développées en ajoutant un ingrédient supplémentaire aux phénomènes déjà étu- diés (vitesse de fissuration, diffusivité, réduction de la ténacité) consistant à inclure le piégeage.
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Etude numérique de l'amorçage et de la propagation de fissures de fretting

Etude numérique de l'amorçage et de la propagation de fissures de fretting

Du côté numérique, grâce au développement récent des outils de modélisation, le problème de contact, le problème de plasticité et le problème de fissuration peuvent être résolus par l’analyse numérique. Dans ce contexte, de plus en plus de chercheurs essaient de comprendre mieux le fretting en utilisant la modélisation numérique. Madge et al. ont étudié l’usure et l’initiation de fissure de fretting par la méthode des éléments finis (FEM) [Madge 08]. Afin de modéliser la propaga- tion d’une fissure de fretting, Fadag et al. ont utilisé la FEM classique [Fadag 08], par contre Giner et al. ont utilisé la méthode des éléments finis étendus (X-FEM) [Giner 08]. Alors que ce travail ne considère pas l’influence de la microstructure, les recherches de Goh et al. introduisent l’étude de plasticité cristalline dans le problème de fretting [Goh 06b, Goh 06a, Goh 03]. Dans les travaux de Zhang [Zhang 09a, Zhang 09b] et Dick [Dick 08], la microstructure des matériaux a été considérée, ils ont étudié l’influence de fretting sur l’évolution de la plastification. Par contre l’influence de la microstructure sur la propagation d’une fissure courte dans le problème de fretting n’a toujours pas été étudiée à l’heure actuelle. Ceci met en lumière l’autre objectif de cette thèse : modéliser la propagation d’une fissure courte de fretting en rendant compte de l’influence de la microstructure.
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Propagation de fissures trois dimensions et en dynamique rapide

Propagation de fissures trois dimensions et en dynamique rapide

2.2 Propagation des vitesses du front vers tout le maillage level-sets Une fois le front discrétisé, les vitesses sont calculées par la mécanique de la rupture décrite au paragraphe 3. En chaque point de discrétisation du front, il faut étendre ces vitesses à tout le maillage level-sets. la méthode utilisée jusqu’ici dans la littérature consistait à résoudre les équations d’Hamilton- Jacobi de propagation d’un champs le long d’une interface, décrites par Gravouil et al. [3]. Cette méthode est couteuse en temps de calcul et souffre d’un soucis de robustesse. Pour cette raison, nous avons choisis de propager les vitesses de façon géométrique, comme illustrée figure 3. Les 2 points du front les plus proches du noeud du maillage où l’on souhaite calculer la vitesse sont recherchés, et si la projection du noeud est localisée entre ces 2 points, sa vitesse est calculée linéairement par l’équation 4. Sinon, la vitesse du point le plus proche est donnée directement au noeud. d a et d b sont les distances du noeud M
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Nouveaux développements pour la propagation de fissures en fatigue de contact

Nouveaux développements pour la propagation de fissures en fatigue de contact

A présent nous allons exposer un exemple de simulation de propagation de fissure. 4. Quelques résultats intéressants La complexité des conditions de contact unilatérales avec frottement à l’interface de fissures est ici illustrée sur un exemple de propagation de fissure soumise à une fatigue de contact de roulement. Le comportement de la fissure en fatigue de contact est illustré figures 7(a) et 7(b). Les courbes rouge et verte correspondent aux pas de chargement initial et final respectivement. Les sauts de déplacement sur un le cycle de chargement sont issus du modèle elfe_3d intégrant les nouveaux développements, pour le déplacement d’une charge normale hertzienne incrémentée avec δl = 50 μm, et pour une fissure inclinée θ = 15 ◦ , de longueur 3 mm.
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Effet de la microstructure sur la propagation des fissures de fretting

Effet de la microstructure sur la propagation des fissures de fretting

Mots clés — fretting, propagation de fissure, éléments finis, microstructure. 1 Introduction Dans les assemblages industriels, les contacts de pièces en service sont le lieu de dégradations particulières liées au phénomène de fretting. Les conditions de glissement partiel, induites par de fortes pressions de contact et de faibles amplitudes de déplacement, favorisent l’apparition et la propagation de fissures. Ces dernières années, de nombreuses recherches expérimentales ont été conduites pour caractériser l’amorçage des fissures mais relativement peu s’attachent à étudier les mécanismes de leur propagation. Les observations expérimentales sont difficiles car destructives mais on sait déjà que la vitesse et le trajet de propagation répondent à la fois aux champs de contraintes multiaxiaux engendrés par le contact, de la fermeture de fissure et de l’orientation des grains rencontrés par la fissure [1, 2].
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Propagation 3D de fissures cohésives X-FEM

Propagation 3D de fissures cohésives X-FEM

Résumé — Une stratégie innovante d’étude quasi-statique de problèmes de propagation de fissures a été proposée dans Code_Aster, couplant des modèles de zones cohésives et la méthode des éléments finis étendus (XFEM). Elle a été validée sur des benchmarks issus de la littérature, pour la plupart des expériences réalisées sur des éprouvettes de béton. La capacité de la méthode à prédire des trajets de fissurations complexes pour des problèmes tridimensionnels a ainsi été illustrée. Une extension à la dynamique a été réalisée et validée pour les trajets de fissurations droits, les premiers résultats sur trajets courbes étant prometteurs.
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Formation, propagation et coalescence dans un réseau de fissures en fatigue thermique

Formation, propagation et coalescence dans un réseau de fissures en fatigue thermique

par EDF, le CEA, Framatome et divers laboratoires universitaires. Les travaux présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le cadre de ce projet. 1.2 Objectifs du travail L’objectif de cette thèse est de décrire la formation, la propagation et la coalescence de ces réseaux de fissures et de proposer des modèles capables d’analyser la durée de vie de composants soumis à des chargements thermomécaniques cycliques. Le mémoire se décompose en six parties. Le chapitre II est consacré à une introduction à la fatigue à grand nombre de cycles et à l’identification d’une loi de propagation de fissures en fatigue. Des résultats d’essais de fatigue sont présentés en utilisant un modèle de Weibull et une distribution aléatoire de défauts initiaux est identifiée. Le chargement thermique appliqué aux tuyauteries RRA est étudié dans le chapitre III en utilisant une solution analytique pour calculer les facteurs d’intensité des contraintes dus au chargement thermique. L’effet des caractéristiques de chargement sur la propagation ou l’arrêt de fissures est discuté en étudiant la variation du profil des facteurs d’intensité des contraintes dans l’épaisseur d’un tube ou d’une plaque en fonction de la fréquence de chargement thermique. Compte tenu de la complexité du chargement thermique et du phénomène de propagation dans un réseau de fissures, un outil de simulation numérique de la propagation dans un réseau de fissures en fatigue est présenté et validé au chapitre IV. Cet outil nous permet de calculer la durée de vie des pièces contenant un réseau de fissures en fatigue à grand nombre de cycles. Une série de calculs pour étudier l’influence de différents paramètres sur la durée de vie est réalisée au chapitre V. Des propositions pour de futurs développements sur la modélisation de la propagation 3D de fissures sont discutées. L’analyse du problème dans un cadre plus global, nous amène à développer des outils de calcul plus généraux. Un modèle probabiliste qui prend en compte l'hétérogénéité du matériau lors de la formation, de la propagation et de la coalescence dans un réseau de fissures en fatigue à grand nombre de cycles est présenté dans le chapitre VI. Deux hypothèses de germination instantanée et continue de fissures sont discutées. La propagation de fissures est étudiée en considérant leur interaction au travers des zones de relaxation de contraintes autour d’une fissure. La probabilité d’occultation de fissures est considérée comme une variable d’endommagement. Les conditions de coalescence sont discutées comme la localisation d’endommagement. Enfin, une synthèse générale du travail effectué ainsi que des perspectives pour la suite de cette étude sont présentées dans le chapitre VII.
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EFFETS DES TRAITEMENTS SUR LES CONTRAINTES ET LES FISSURES D’INDENTATI

EFFETS DES TRAITEMENTS SUR LES CONTRAINTES ET LES FISSURES D’INDENTATI

b) En une déformation par rupture (amorce et propagation de fissures) [HOUE 05]. 2.3.1- Zone plastique : 2.3.1.1- Déformation par densification / déformation par cisaillement: Du fait de la structure ouverte du verre (cas d'un taux peu élevé d'ions modificateurs), la pression d'une indentation induit une compaction du réseau, augmentant ainsi sa densité (ce phénomène a d'abord été reporté sur la compaction des verres massifs soumis à une pression quasi-hydrostatique). Donc, ce procédé, dit de densification, est une déformation non conservative en volume et est attribuée à la possibilité qu'ont les atomes de bouger du fait de la relative souplesse des liaisons Si-O-Si. Les ions modificateurs restreignent ces mouvements.
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