Comportement mécanique des polycristaux sous sollicitations complexes : approche micro-macro

par Noureddine Zouhal

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Alain Molinari.

Soutenue en 1996

à Metz .


  • Résumé

    Plusieurs matériaux utilisés dans des secteurs de pointe se trouvent au cours de leur fonctionnement sollicites par des chargements cycliques. La présence d'efforts variables et répétés dans le temps mènent généralement à la fatigue des structures. Il devient alors nécessaire de comprendre le comportement des matériaux ainsi que leur dégradation au cours du temps sous de telles sollicitations. Par ailleurs, le comportement mécanique des polycristaux en plasticité cyclique est souvent décrit par des approches phénoménologiques. Ce type de modèles est incapable de rendre compte des mécanismes physiques de la déformation à l'échelle microstructurale. Afin d'accéder à des informations concernant l'évolution de la microstructure en plasticité cyclique, on propose une description de ce type de comportement dans le cadre d'une approche micro-macro (modèle de Taylor-lin). Dans le cadre du modèle de Taylor-lin, on montre que les tendances expérimentales en plasticité cyclique ont été bien reproduites. Ainsi, dans le cas de trajets de chargement cycliques proportionnels, le modèle de Taylor-lin permet de rendre compte des phénomènes suivants: l'effet bauschinguer ; le durcissement cyclique ; l'adoucissement cyclique, l'indépendance de l'amplitude de la contrainte par rapport a la déformation moyenne ; l'accrochage du petit cycle dans un grand cycle stabilise. De plus, dans le cas de trajets de chargement cycliques non proportionnels, le modèle prévoit un maximum de durcissement cyclique lors d'un essai de traction-torsion en quadrature de phase. Par ailleurs, l'analyse du comportement du monocristal noyé dans le polycristal permet de comprendre la réponse macroscopique en fonction de l'évolution des paramètres microscopiques

  • Titre traduit

    Mechanical behavior of polycrystalline materials under complex loadings : micro-macro modelling


  • Résumé

    Several materials in service are subjected to cyclic loading. The presence of variable and repead efforts leads generally to the fatigue of structures. Therefore, it is necessary to understand the behavior and the evolution of damage of materials under such loads. On the other hand, the mechanical behavior of polycrystalline materials in cyclic plasticity is mostly by employing phenomenological approaches. Such models are unable to incorporate the physical mechanisms of the deformation which take place at the microscopic scale. The present work is aimed to consider the evolution of microscopic parameters which are responsible for the macroscopic response. This is only possible when a micromechanical approach is used. In the framework of the Taylor-Lin model, it was shown that the tendencies of experimental phenomena in cyclic plasticity are well reproduced. For the case of proportional cyclic paths the Taylor-Lin model is able to reproduce the following phenomena : Bauschinger effect, cyclic hardening, cyclic softening, independence of the stress amplitude on the mean deformation of the cycle, finally, the sticking of a little cycle to the stabilised one. Moreover, for the case of multiaxial cyclic paths, the model correctly predict a higher hardening, as compared to the proportional loading case, presenting maximum hardening when the phase angle is 90° between the loading for simultaneous tension and torsion. One of the most interesting result concerning the evolution of the microstructure is the diminution of active slip systems near to one, which can be correlated to the occurence of the persistent slip bands observed experimentally at small cycle amplitudes

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Informations

  • Détails : 1 vol. (133 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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