Comportement micromécanique des alliages de zirconium en grandes déformations

par Tarek Berchi

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Ronald Guillén.

Soutenue en 2006

à l'Université de Nantes .


  • Résumé

    Le zirconium et ses alliages, de structure hexagonale, présentent une forte anisotropie plastique et une grande variété de modes de déformation. Ces propriétés sont responsables de l’apparition de déformations élastiques d’ordre II et par conséquent de contraintes internes, qui assurent la compatibilité des déformations entre grains adjacents lors de sollicitations mécaniques. Nous avons étudié le comportement de ces alliages dans le cadre des grandes déformations pour deux procédés : le laminage à froid de tôles de Zy-4 et le laminage à pas de pèlerin de tubes en alliage de zirconium M5. Des analyses par diffraction des rayons X ont permis de déterminer l’évolution de la texture ainsi que des contraintes résiduelles des matériaux en fonction du taux de déformation macroscopique. Le modèle autocohérent élastoplastique a été utilisé pour prédire l’état mécanique aux différentes échelles du matériau. Le modèle a été développé pour le cas des grandes déformations avec une nouvelle formulation de la plasticité cristalline. L’influence et le rôle de l’anisotropie élastoplastique ont pu être également analysés et expliqués. Les simulations ont permis de reproduire la texture expérimentale quelque soit le procédé étudié. Elles ont également pu délimiter les contributions des contraintes du premier et du second ordre sur les valeurs déduites de la DRX. Cette étude montre également que le glissement prismatique est le mode de déformation principal de ces alliages en grandes déformations.

  • Titre traduit

    Micromecanic behaviour of Zr alloys in large deformations


  • Résumé

    Zirconium and its alloys are hexagonal close packed materials which present high plastic anisotropy and a variety of active deformation modes. As a consequence of these properties, second-order strains (and stresses) are generated during a plastic forming process between the grains having different crystallographic orientation. The mechanical behaviour of these alloys has been studied in the large strain framework for two cases: cold rolled Zy-4 plates and cold pilgering M5 zirconium alloy cladding tubes. Using X-ray diffraction technique, we have determined the residual stresses and crystallographic texture evolutions for different total strains. The elastoplastic self-consistent model was used to predict the mechanical state at the different scales. This model was developed to large deformations. A new formulation of the crystal plasticity has been proposed. The influence and the role of elastoplastic anisotropy have also been studied and explained in this work. A good agreement has been found between experimental and predicted crystallographic textures. The contribution and the magnitude of the first as well as the second-order residual stresses have been correctly evaluated from the measured strain. The prismatic slip is the most active deformation mode in these alloys at large strains.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (138 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitre Index

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  • Cote : 2006 NANT 2067
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  • Cote : TH 2157
  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Technologies.
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