Etude de l'endommagement des aciers Dual Phase : application au procédé de mise en forme par cambrage

par Jérôme Chottin

Thèse de doctorat en Mécanique des solides, des matériaux et des structures

Sous la direction de Eric Hug.

Soutenue en 2011

à Caen .


  • Résumé

    Les mécanismes d’endommagement activés par certains procédés de mise en forme à haut niveau de déformation sont étudiés dans les aciers Dual Phase (DP1000). L’objectif principal est de décrire et quantifier l’évolution de la fraction surfacique de vides en fonction de l’état de contraintes. Cette description doit permettre de prévenir la fissuration du matériau durant le cambrage. Pour cela, des essais mécaniques réalisés en parallèle de calculs par éléments finis, sur éprouvettes à géométries complexes, sont menés. Ils permettent de solliciter le matériau sur un domaine de contraintes couvrant un maximum de procédés de mise en forme par le moyen d’outils simples. L’examen microstructural des échantillons révèle la formation de cavités aux interfaces ferrite/martensite, après déformation, ainsi qu’une forte sensibilité des mécanismes d’initiation, de croissance, de coalescence de vides à l’état de contraintes. Ces constats sont utilisés pour calibrer le modèle de Gurson modifié (GTN) ainsi que le critère de rupture de Johnson et Cook. En complément, des cartographies de nanoindentation sont réalisées pour permettre de décrire le comportement des interfaces durant la déformation. Ces essais soulignent les écarts de plastification entre les deux phases ainsi que la présence d’hétérogénéités de durcissement dans la ferrite en raison des répartitions de contraintes locales. Cette étude renvoie donc plus largement à la définition d’endommagement dans les matériaux, avec la notion de mauvaise matière, ainsi qu’aux différences qui existent entre les états de contraintes macroscopiques et microscopiques.

  • Titre traduit

    Study of the damage mechanisms in Dual Phase steels : application to the metal forming process of bending


  • Résumé

    The damage mechanisms activated by forming processes with high level of deformation are studied in Dual Phase steels (DP1000). The main objective is to describe and quantify the evolution of the void area fraction depending on stress state. This description is meant to allow the anticipation of the material failure during bending. For this reason, mechanical tests are being conducted on samples with complex geometries, in parallel with finite element analysis. By the means of simple tools, these tests allow us to apply solicitations on the material within a determined range of stress states, including most of the forming processes. The microstructural examination of the specimens reveals the creation of cavities at the ferrite/martensite interfaces after the deformation process, as well as a high sensitivity of initiation, growth and coalescence mechanisms in the stress state. These results are used to calibrate the modified Gurson model (GTN) and the Johnson-Cook fracture criterion. In addition to this, nanoindentation cartographies are created to describe the properties of the interfaces during the deformation process. These tests highlight the differences in plastification between the two phases and the heterogeneous hardening in ferrite due to the local stress distributions. Thus, this study deals in wider terms with the definition of damage in materials as well as the differences between macroscopic and microscopic stress states.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (201 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 158-169

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  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque universitaire Sciences - STAPS.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TCAS-2011-69
  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque universitaire Sciences - STAPS.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TCAS-2011-69bis
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