Heterogeneites de deuxieme ordre dans un multicristal : developpements experimentaux en diffraction des rayons x et comparaison avec un modele elements finis

par FRANK EBERL

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de DIDIER BAPTISTE.

Soutenue en 1999

à Paris. ENSAM .

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  • Résumé

    L'evolution des moyens de calcul dans les dernieres annees par des approches elements finis a permis d'integrer la morphologie des grains dans la description du comportement mecanique d'un materiau polycrystallin. Une loi monocristalline elastoviscoplastique basee sur la loi de schmid est imposee a chaque point d'integration. La microstructure est prise en compte par le maillage. L'objectif de l'etude est l'analyse experimentale et numerique d'une eprouvette de traction entiere en prenant en compte la microstructure complete du specimen. Donc, le nombre de grains doit etre relativement faible et les grains doivent etre accessibles par des moyens d'observation pour determiner l'orientation du grain par des methodes ebsd, par exemple. Le multicristal est alors cree. La morphologie de tous les grains avec leurs orientations est connue et peut etre introduite dans le modele elements finis. Le champ de contraintes locales est determine par diffraction des rayons x. La mise au point de la technique monocristalline a permis de determiner des tenseurs de contraintes a l'interieur d'un grain. La microfocalisation au laboratoire avec des volumes de diffraction autour de 100 micrometres ou l'utilisation du rayonnement synchrotron (autour de 20 micrometres) permet de valider les gradients de deformations et contraintes a l'interieur d'un grain. Des sources type synchrotron ou de radiographie industrielle fournissent des rayons x tellement durs qu'ils autorisent l'etude en volume de 1 a 2 millimetres d'epaisseur. A cause de l'elaboration du materiau, des effets de mosaicite sont a prendre en compte. Des champs de contrainte a une echelle inferieure entre les sous grains a l'interieur d'un grain creent des heterogeneites supplementaires. Deux types de mosaicite sont distingues. Un effet mosaique due a l'elaboration du materiau est superpose a une mosaicite qui evolue d'une maniere anisotrope pendant la deformation plastique d'un grain. Des methodes types diffraction laue sont confrontees a des mesures synchrotron et a des calculs par elements finis pour valider l'evolution de l'orientation du reseau cristallin au cours d'une deformation plastique. Les deux approches nous permettent de proposer une description coherente des phenomenes d'un point de vue modelisation et mesure sur des echelles de 10 micrometres a quelques millimetres.


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Informations

  • Détails : 317 p.
  • Annexes : 138 ref.

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