Examination of residual stresses in heterogeneous textured materials using diffraction and deformation models

par Sebastian Wronski

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Chedly Braham.

Soutenue en 2007

à Paris, ENSAM .

  • Titre traduit

    Etude des micro-contraintes dans les matériaux texturés hétérogènes par diffraction et modèles de comportement


  • Résumé

    L’objectif de ce travail est de proposer une méthodologie d’analyse du comportement mécanique des matériaux polycristallins en utilisant les méthodes de diffraction et les modèles de déformation. Une nouvelle méthode d'analyse par diffraction des rayons X en incidence rasante a été développée pour l'étude des gradients de contraintes résiduelles. Les différentes incertitudes de cette technique ont été étudiées, en particulier l'influence de l'absorption, du facteur de Lorentzpolarisation, de la diffusion atomique et de l'indice de réfraction. Cette démarche vise principalement l'interprétation des données expérimentales à l'aide des modèles élasto-plastiques (modèles autocohérent et de Leffers-Wierzbanowski), qui décrivent les mécanismes de génération des contraintes résiduelles dans les matériaux polycristallins déformés élasto-plastiquement. Une attention particulière est apportée à l'interprétation des origines physiques des contraintes résiduelles, à la prédiction de leur évolution et de leur influence sur le comportement du matériau. Les méthodes expérimentales et les modèles présentés ont été utilisés pour l'analyse des contraintes dans les matériaux mono et multi-phasés. Le cuivre polycristallin et des aciers monophasés et duplex ont été analysés après des laminages classiques et croisés. La nouvelle méthode d'analyse a été appliquée aux cas des aciers inoxydables duplex et a permis d'évaluer les contraintes résiduelles et l'anisotropie.


  • Résumé

    The aim of this work is to propose a methodology for analysis of mechanical behaviour of polycrystalline materials using diffraction methods and deformation models. A new grazing incidence X-ray diffraction method was developed to study the residual stress gradient. Measurement uncertainties in this technique were studied, especially the influence of: absorption, Lorentzpolarization factor, atomic scattering factor and refractive index. The main purpose is to interpret experimental results on the basis of the elasto-plastic models (self-consistent and Leffers-Wierzbanowski models), which describe the mechanisms of the stress field generation in elasto-plastically deformed polycrystalline materials. Special attention has been paid to the explanation of physical origins of the residual stress, to the prediction of stress evolution and to the influence of residual stress on material properties. Presented models and experimental methods were used for stress analysis in single and multi phase materials. Polycrystalline copper and one and two-phase steels after rolling and cross rolling were investigated. The new method of analysis of multi phase materials was applied. It was used for the estimation of residual stresses and their anisotropy in duplex stainless steel.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (160 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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