Modélisation du comportement thermomécanique des céramiques par la mécanique de l'endommagement : cas des réfractaires silico-alumineux façonnés

Abstract

L'objectif de ce travail consiste à étudier le comportement d'endommagement de matériaux réfractaires silico-alumineux à base d'un mélange d'argiles réfractaires locales: le kaolin de Tamazert et la halloysite de djebel Debbagh. Ces matériaux que nous avons dénommés BSAA, sont couramment utilisés comme supports d'enfournement et dallages des soles de wagonnets des fours tunnels. Ils sont de ce fait sollicités par des contraintes thermomécaniques cycliques entrainant leur endommagement. D'où la nécessité de la caractérisation de leur comportement thermomécanique sur toute la plage de température de leur exploitation. Après avoir présenté les principales caractéristiques physico-chimiques et thermiques du matériau étudié et des matières premières utilisées pour sa fabrication, des essais de compression uniaxiale sont alors réalisés respectivement à: 20, 500, 700, 800, 900, 1000 et 1200°C sur des éprouvettes prélevées directement sur des briques BSAA industrielles. Les résultats sont présentés au chapitre 2. Le comportement passe de endommageable à l'ambiante à viscoplastique endommageable à haute température. Ce comportement est confirmé par des essais complémentaires de flexion trois points dont les résultats sont reportés en annexe A. Pour tenter d‟expliquer l‟évolution du comportement mécanique du matériau étudié avec la température, des micrographies MEB sont réalisées aux températures d‟essais accompagnées d'analyses chimiques aux mêmes températures. Les résultats sont présentés respectivement en (2.3) et (2.4). Après avoir passé en revue les différents modèles issus de la mécanique d‟endommagement, susceptibles de décrire ce comportement, notre choix est porté sur le modèle de Mazars: un modèle d'élasticité couplé à l'endommagement, implanté dans le code de calcul par éléments finis CAST3M.