Rupture et délamination de films minces

Joël Marthelot, Benoît Roman, José Bico
2016 Reflets de la physique  
Bibliographie 193 1 1 C h a p i t r e Nous nous intéresserons aux conditions de propagation et aux motifs de fissures observés dans deux systèmes modèles : -dans une couche sol-gel présentant une faible adhésion avec le substrat : nous observons des motifs étonnement réguliers (allées de croissants (figure 1.2a) ou spirale (figure 1.2b)). Comment décrire ce nouveau mode de propagation ? Sous quelles conditions l'observe-t-on (chapitre 3) ? Singularité des contraintes Dès 1913, Inglis remarqua
more » ... , Inglis remarqua que les champs de contraintes appliqués sur un matériau fissuré sont très amplifiés en tête de fissure. Cette propriété est dé-2.1. Rupture fragile : une approche en contrainte 9 crite par la théorie élastique linéaire. Nous considérons une fissure droite en déformation plane (resp. antiplane). En suivant Williams et al. (1952) , nous pouvons montrer que quelque soit la géométrie du corps étudié et le chargement appliqué, l'expression asymptotique (c'est à dire le terme dominant du développement) des contraintes σ rr , σ θθ et σ rθ dépend uniquement de trois constantes K I , K II et K III , appelées facteurs d'intensité des contraintes (figure 2.3b). Le mode I provoque une ouverture de la fissure, les modes II et III provoquent un cisaillement plan et antiplan. Les dépendances en r et en θ sont universelles et le terme dominant dans le développement des contraintes est proportionnel à K/ √ r. Nous rappelons l'expression asymptotique des contraintes : − 5 sin (θ/2) + 3 sin (3θ/2) cos (θ/2) + 3 cos (3θ/2) Chemin de fissure : principe de symétrie locale Pour prédire la direction de propagation des fissures, Goldstein & Salganik (1974) proposent un critère de symétrie locale. La direction sélectionnée est telle que le mode de cisaillement plan K II s'annule. Le champ de contrainte devant la fissure est symétrique par rapport au plan de fissure si K II = 0. Dans un matériau isotrope, la symétrie indique donc que la propagation est droite : c'est le principe de symétrie locale. Si un cisaillement apparaît, il dévie la direction de propagation de la fissure. Pour la propagation de fissure dans un milieu tridimensionnel isotrope, la trajectoire est telle que la fissure Fissure et délaminage de couches minces, film en tension Coopération entre fracture et délaminage : duos, spirales et croissants Ruine d'un film de MTEOS par un mode rupture-délaminage collaboratif. Conclusions et prolongements 77
doi:10.1051/refdp/201650026 fatcat:umomr5xf65eshoxxi5ywtollge