Etude experimentale et numerique du comportement thermomecanique d'un alliage a memoire de forme industriel niti

par LAURENT ORGEAS

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de DENIS FAUIER.

Soutenue en 1997

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Le present document est une contribution a l'etude experimentale, theorique et numerique du comportement thermomecanique d'un alliage a memoire de forme industriel niti. Le travail est constitue principalement de trois parties : validation des hypotheses de base utilisees dans les lois de comportement, realisation d'essais mecaniques pour caracteriser les comportements ferroelastique et superelastique du materiau, et modelisation tridimensionnelle appliquee au calcul de structures. L'objectif d'un tel travail est de fournir a l'ingenieur de bureau d'etudes un outil numerique capable de dimensionner des pieces de structures en alliages a memoire de forme. Les lois de comportement sont etablies a partir d'hypotheses physiques, en particulier concernant l'origine de l'hysteresis tant thermique que mecanique. Celles-ci sont validees a partir d'experiences realisees en cisaillement simple en ferroelasticite et en superelasticite, sur des polycristaux de niti, mais aussi sur des monocristaux de cuznal. De plus, les predictions quantitatives du modele sont alors satisfaisantes. Une campagne d'essais homogenes de caracterisation (traction, compression et cisaillement) est effectuee a differentes temperatures. Ces essais ont ete realises sur des toles ayant ete soumises au meme traitement thermomecanique prealable. Ils mettent en evidence la complexite des phenomenes physiques a modeliser : comportement fortement non lineaire a hysteresis, dependance des proprietes caracteristiques avec la temperature, dissymetrie de comportement entre traction et compression. Le schema constitutif sous sa forme tridimensionnelle est alors identifie a ces essais, et modelise correctement la majorite des comportements observes. Ce schema est implante dans un code de calculs elements finis ecrits en grandes transformations, qui utilise la notion de coordonnees materielles entrainees. Finalement, la demarche de modelisation est validee : les predictions des simulations numeriques sont comparees avec des experiences mettant en evidence des sollicitations heterogenes, soit de localisation observee lors de traction de tole, soit de flexion de poutre.


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Informations

  • Détails : 210 P.
  • Annexes : 182 REF.

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