Out-of-plane deviation of a mode I+III crack encountering a tougher obstacle

Une explication possible de la déviation hors plan de fissures chargées en mode I+III a été suggérée par Gao et Rice en 1986. Ces auteurs ont remarqué que de petites ondulations coplanaires du front de fissure, dues à des fluctuations de la tenacité, doivent engendrer une petite composante locale de mode II, forçant ainsi la fissure à sortir de son plan. Leur analyse est complétée ici en calculant explicitement l'évolution au cours du temps de la déviation hors plan d'une fissure chargée en mode I+III et rencontrant un obstacle plus résistant. Le calcul repose sur (a) des formules donnant, au premier ordre, les facteurs d'intensité de contraintes d'une fissure légèrement perturbée dans son plan et en dehors et (b) un critère de propagation « double » combinant une condition de Griffith sur le taux de restitution d'énergie local et une condition de Goldstein-Salganik sur le facteur d'intensité local du mode II. On prédit que la fissure doit évoluer vers un état stationnaire, où la distance orthogonale du plan moyen de fracture au front de fissure perturbé est constante en dehors de l'obstacle et varie linéairement à l'intérieur de ce dernier. Nous espérons que cette prédiction théorique suscitera une comparaison avec des expériences, et proposons un essai de rupture impliquant la propagation d'une fissure chargée en mode I+III dans une éprouvette fabriquée grâce à une imprimante 3D, contenant un obstacle contrôlé.