Simulation numérique du soudage du TA6V par laser YAG impulsionnel : caractérisation expérimentale et modélisation des aspects thermomécanique associés à ce procédé

par Yannick Robert

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Georges Cailletaud.

Soutenue en 2007

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    Les procédés de soudage conduisent à des modifications de microstructure et induisent des contraintes et distorsions résiduelles jouant un rôle important sur la tenue mécanique des assemblages. Cette étude a pour objectif la modélisation des phénomènes thermomécaniques liés à l’opération de soudage du TA6V, ce qui implique d’identifier et de modéliser les sollicitations thermiques imposées par le soudage, le comportement métallurgique et thermomécanique du matériau. L’étude thermique et métallurgique a permis de montrer les principales évolutions de phases de l’alliage, durant le soudage laser. Ainsi, en première approximation, nous pouvons considérer que 3 phases distinctes sont à prendre en compte dans le calcul thermomécanique (la phase α, la phase β et la phase α’). Afin de caractériser les phases ou mélange de phase en présence, des essais thermomécaniques sont réalisés pour diverses températures et conditions de déformation. Concernant le choix du modèle numérique, on adopte pour chacune des phases un modèle à variables internes de type Lemaître et Chaboche avec écrouissage cinématique non linéaire, un critère de plasticité de type Von Mises et une loi d’écoulement viscoplastique de type Norton, couplé à une loi de transition d’échelle. L’identification de chaque phase se fait par méthode inverse, à partir des essais thermomécaniques, grâce au module d’optimisation de ZéBuLoN. La loi de localisation choisie est basée sur un modèle polycristallin en β qui permet le passage du comportement microscopique de chaque phase au comportement macroscopique de l’ensemble. La validité de ce modèle décrit précédemment passera par la définition d’un essai expérimental représentatif des différents phénomènes rencontrés lors de l’opération de soudage.

  • Titre traduit

    Simulation of yag pulse laser welding of titanium alloy (ta6v)


  • Résumé

    This work is a part of study which goal is to realize a computer modelling of the thermomechanical phenomena occurring during the YAG pulse laser welding of titanium alloy (TA6V). The filet welding has different heterogeneities (microstructural and mechanical). In fact, the temperature causes microstructural changes (phase transformations, precipitation…) and modifies the mechanical properties. Thermomechanical modelling has thus to be established for the welding of TA6V. In this study, we focus on the identification of the different phase transformations occurring during the welding, during the heating and the cooling. Then we define the conditions for which the mechanical behavior of these different phases has to be characterized in order to obtain the residual stresses and the residual strains of this welded part. A thermometallurgical and mechanical modelling will thus be proposed for the YAG pulse laser welding of TA6V. The behavior of material after laser welding can be described by three fundamental data (field of temperature, metallurgical state and fields of stress/strain). We have identified and modelled the different phenomena and several stages are to be considered : Determination of the metallurgical phase transformations during the deposit of energy and the cooling ; Experimental Characterization of the mechanical behavior of each phase under the purposeful conditions of temperatures and strains ; Modeling of the thermomechanical behavior by a thermo-elasto-viscoplastic law integrating phase transformation, in order to quantify the strains and the residual stresses observed in the assemblies ; Validation of the model with a welding instrumented test

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (239 p.)
  • Annexes : Bibliographie 97 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.