Analyse par thermographie infrarouge des effets dissipatifs de la localisation dans des aciers

Infrared thermographic analysis of dissipative effects of localization on steels

• Auteur / Autrice : Hervé Louche
• Direction : André Chrysochoos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique et Génie Civil. LMGC (Montpellier)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaleur

Thermographie

Localisation, Théorie de la

Modèles mathématiques

Déformations (mécanique)

Propriétés mécaniques

Acier

Acier -- Essais

Résumé

La compréhension et la modélisation des mécanismes de localisation observés lors de processus d'emboutissage représentent un enjeu industriel important. L'objectif de ce travail est d'étudier, par une approche expérimentale basée sur l'analyse des sources de chaleur, les manifestations de localisation pouvant se produire, sur des aciers, lors d'essais quasi-statiques de traction monotone. A partir d'un traitement d'images thermiques infrarouge (effets) et de l'équation de diffusion de la chaleur, on propose une méthode permettant d'estimer les sources de chaleur (causes) générées par le processus de déformation. Sur certains aciers doux, on met en évidence la propagation à vitesse uniforme d'une ou plusieurs bandes dissipatives étroites à travers la zone utile de l'éprouvette. Comparativement à ce premier mode (bandes de Lüders) où les effets dissipatifs sont soudains, intenses et très localisés, on met en évidence le caractère plus régulier et progressif de la concentration des zones où se développent les irréversibilités mécaniques menant à la striction localisée. Des "indicateurs de localisation énergétiques'' proposés pour détecter la localisation montrent qu'elle peut apparaître avant le maximum de la charge, dans plusieurs zones de l'éprouvette. Ce constat implique que la partie utile d'une éprouvette doit être considérée comme une structure et non comme un élément de volume réagissant de façon homogène, ce qui n'est pas sans conséquences sur les méthodes d'identification des modèles de comportement utilisés, en particulier, dans les approches théoriques de la localisation. Enfin, d'autres expériences ont permis de mettre en évidence des manifestations énergétiques associées à des formes particulières de localisation : propagation de fronts de changement de phase (acier inoxydable A301), effets dissipatifs associés à des bandes de glissement (acier magnétique HiBiGO), effets dissipatifs localisés dans des bandes de cisaillement (polymère PVC).

The understanding and modeling of localization mechanisms observed during the sheet forming process represent a major industrial issue. The goal of this work is to study localization phenomena appearing in steels during quasi static monotone tensile tests, through an experimental approach based on heat sources analysis. First, using heat equation and applying image processing to infrared thermal frames (effects) we propose a method able to estimate heat sources (causes) associated to the strain process. Then, we evidence on some mild steels that one or more narrow dissipative band propagate, with constant velocity, through the gauge part of the sample. Compared to this first mode (Lüders bands) where dissipative effects are very sudden, intense and strongly localized, we show that zones of mechanical irreversibility leading to localized necking are more diffuse and progressive. "Energetic localization indicators", proposed to detect the localization show that it can appear before the maximum load is reached, in various parts of the gauge sample. This result involves that the gauge part of a sample must be considered as a structure rather than a homogeneous volume element, which has important consequences on identification methods of constitutive models used, in particular, on theoretical localization approaches. Finally, some experiments performed on other materials highlight energetic manifestations associated with specific localization modes : propagation of phase transformation fronts (stainless steel A301), dissipative effects associated to glide bands (magnetic steel HiBiGO), dissipative effects localized in shear bands (polymer PVC).