Modélisation du comportement des céramiques ferroélectriques et ferroélastiques

par Mourad Elhadrouz

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Etienne Patoor.

Soutenue en 2004

à Paris, ENSAM .

  • Titre traduit

    Modelling of ferroelastic and ferroelectric ceramics


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  • Résumé

    Les céramiques piézoélectriques comme le titanate de barium ou le PZT ont la particularité de se déformer lorsqu’elles sont soumises à une tension électrique. Inversement, l’application d’une contrainte mécanique produit une charge électrique à sa surface. Pour des chargements modérés, le comportement est linéaire. Par contre, au-delà de certaines valeurs de champ électrique ou de contrainte, il devient non linéaire. Ce travail de thèse s’intéresse en particulier aux comportements non linéaires que sont la ferroélectricité et la ferroélasticité. Les observations expérimentales effectuées dans ce travail montrent l’existence d’une microstructure en domaines ferroélectriques et ferroélastiques. Ces domaines correspondent à des zones de polarisation uniforme dans le matériau. La réorientation de ces domaines sous l’effet du champ électrique ou d’une contrainte mécanique induit une déformation ou une polarisation rémanente à l’échelle macroscopique, se traduisant par un comportement non linéaire. Sur la base de ces observations, deux modélisations sont proposées à différentes échelles : la première s’appuie sur une approche phénoménologique. Dans l’optique d’une résolution par éléments, un élément fini ferroélectrique et ferroélastique intégrant cette loi de comportement est défini et implémenté dans le code de calcul ABAQUS. Quant à la seconde approche, elle constitue la première étape d’une modélisation micromécanique par transition d’échelle à savoir la modélisation d’un monocristal dans le cas où il s’avère être le volume élémentaire représentatif.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (198 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 136 réf.

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