Etude micromécanique du comportement thermomécanique des alliages à mémoire de forme

par Denis Entemeyer

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Marcel Berveiller et de Etienne Patoor.

Soutenue en 1996

à Metz .


  • Résumé

    Les alliages à mémoire de forme (amf) sont superthermoélastiques, c'est-à-dire qu'ils sont capables de subir un allongement plus de cent fois supérieur à celui des alliages courants. Cette déformation a lieu lors d'application de contrainte mécanique (superélasticité isotherme) ou de variations de température (fluage anisotherme). Les propriétés très particulières des amf sont liées à une transformation de phase solide sans diffusion (la transformation martensitique) au cours de laquelle une phase mère (austénite) donne naissance d'une manière cristallographiquement réversible à une phase appelée martensite. L'élaboration de lois et de modèles de comportement est une étape nécessaire dans le processus de développement industriel de ce type de matériau. Ce travail a pour but d'élaborer un modèle du comportement superthermoélastique base sur une approche micromécanique. La prise en compte des micromécanismes physiques responsables du comportement aboutit à la description du comportement à l'échelle microscopique. L'utilisation d'une méthode de transition d'échelle adaptée (la méthode autocohérente) rend compte du comportement macroscopique. Une étude expérimentale réalisée sur un alliage cuivre-aluminium-bérylium permet de caractériser thermomécaniquement des monocristaux et polycristaux de même composition. Les résultats expérimentaux et numériques ainsi obtenus sont en bon accord. De plus, l'approche utilisée permet d'accéder à des résultats numériques microstructuraux relatifs aux différents grains constituant le polycristal

  • Titre traduit

    Thermomechanical behavior of shape memory alloys : a micromechanical approach


  • Résumé

    Shape memory alloys (SMA) present a superthermoelastic behavior, i. E. They are able to be strained one hundred times more than classical alloys. This strain appears by mechanical loading (isothermal superelasticity) or by temperature variations (non isothermal creep). SMA's very particular properties are linked to a diffusionless solid-solid phase transformation (martensic transformation) during which a praent phase (austenite)becomes a product phase (martensite). This transformation is cristallographically reversible. Determination of constitutive law and behavior's models are an important step for industrial applications of these materials. Aim of this work is to model the superthermoelastic behavior using a micromechanical approach. Physical micromechanisms responsible of the behavior are taken into account in the description of the behavior at the microscopic level. Using an adapted scale transition method (self-consistent one), the macroscopic behavior is determined. An experimental study performed on a cupper-aluminium-berylium alloy allows to characterize in stress-temperature diagram some single and polycristal materials having the same composition. Experimental and numerical results are in good agreement. Furthermore, it's possible to get informations on the microstructure evolution in all the grains that are constituing the polycristal

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Informations

  • Détails : 1 vol. (244 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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