Développement d'une méthode de conception d'essais innovante pour la caractérisation de comportements mécaniques anisotropes par la Méthode des Champs Virtuels

Rolled sheets of Aluminium alloys used to manufacture aeronautical structures, such as AA2198-T351 alloy, generally have an anisotropic mechanical behaviour. Statically determined approach for the characterisation of behaviour imposes to deal with homogeneous mechanical fields. A huge number of tests, to multiply the loading paths, is therefore required to characterise such complex behaviour. At the contrary, the Virtual Field Method (VFM), associated to full-field measurements, enables the treatment of the enriched information brought by heterogeneous fields. Thus, the number of characterisation tests can be drastically reduced, provided that a suitable specimen geometry is designed. Several geometries have been designed with this aim in the literature, but never taking the biases introduced by the measurement chain into account. This phD thesis work therefore aims to develop a numerical method for the design of innovative tests capable of generating multiple loading paths, while analysing the impact of measurement biases. A first ranking of specimen geometry is established based on the heterogeneity of the generated stress field. It promotes complex specimen geometry designed by topological optimisation. A second ranking is based on the impact of measurement biases on the identification with the VFM using a synthetic test image generator. This ranking promotes simple geometries such as a notched specimen. This work therefore highlights the necessity to find out the best compromise between both criteria during test design. An experimental campaign has confirmed the results obtained with numerical data.Les tôles laminées d'alliages d'aluminium utilisées pour la fabrication de structures aéronautiques, comme l'alliage AA2198-T351, présentent souvent un comportement mécanique anisotrope. La caractérisation de tels comportements avec une approche statiquement déterminée, imposant l'homogénéité des champs mécaniques, repose sur un nombre important d'essais. Au contraire, la Méthode des Champs Virtuels (MCV), associée à des mesures de champs, permet d'exploiter pleinement une information enrichie par l'hétérogénéité des champs mécaniques. Le nombre d'essais de caractérisation requis peut alors être drastiquement réduit, sous réserve de concevoir une géométrie d'éprouvette optimisée. Plusieurs géométries ont été conçues dans cet objectif, mais sans jamais prendre en compte les biais introduits par la chaîne de mesure. Ces travaux de thèse visent donc à développer une méthode numérique pour la conception d'essais innovants permettant de générer de multiples trajets de chargement, tout en étudiant l'impact des biais de mesure. Un premier classement d'éprouvettes est basé sur l'hétérogénéité du champ de contrainte généré, ce qui valorise des géométries complexes conçues par optimisation topologique. Un second classement se base sur l'impact des biais de mesure sur le processus d'identification par la MCV, en utilisant un générateur d'images synthétiques de champs. Ce critère valorise au contraire des géométries plus simples, comme une éprouvette entaillée. Au bilan, ces travaux montrent donc la nécessité d'atteindre le meilleur compromis entre ces deux critères. Une campagne expérimentale a permis de confirmer les résultats obtenus avec des données numériques