Caracterisation de la rupture interfaciale de points soudes d’aciers a tres haute resistance

par Rémi Lacroix

Thèse de doctorat en Sciences et Génie des Matériaux

Sous la direction de Helmut Klöcker.

Soutenue le 22-03-2011

à Saint-Etienne, EMSE , dans le cadre de ED SIS 488 .

Le président du jury était Alain Molinari.

Le jury était composé de Michel Coret, Arnaud Lens, Jean-Michel Bergheau, Guillaume Kermouche.

Les rapporteurs étaient Gilles Perrin, René Billardon.


  • Résumé

    La détermination de la tenue mécanique de points soudés est un enjeu industriel important, eten particulier dans le cas d’aciers à Très Haute Résistance. Actuellement, l’essai de tractionen croix est l’essai mécanique le plus répandu caractérisant la tenue des points soudés.Toutefois, l’étude de l’influence des différentes zones constituant le point soudé sur la tenueest difficile en se basant sur cet essai.Un essai d’enfoncement de coin a été développé afin de caractériser les ruptures interfacialesdes points soudés. Une section transverse d’un point soudé est observée tandis qu’un coin estinséré entre les deux tôles soudés. Une caméra CCD enregistre l'observation de lapropagation de la fissure.Le pliage limité des tôles durant la fissuration rend efficace la classification des différentspoints soudés par l'énergie totale dissipée par unité de surface rompue. De plus, la mesure insitu de l’angle d’ouverture de fissure caractérise la fissuration stable de la zone fondue. Dessimulations par éléments finis de l’essai sont conduites afin d’estimer un lien entre cesmesures et la rupture du matériau, modélisée par des zones cohésives.La rupture interfaciale de points soudés d’aciers DP et TRIP a été étudiée. Les mesuresexpérimentales permettent d’estimer les paramètres de modèles cohésifs représentatifs de larupture de la zone fondue, constituant des données fiables susceptibles d’être utilisées danstoute simulation numérique du comportement du point soudé.

  • Titre traduit

    Characterization of interfacial failures of advanced high strength steels spot welds


  • Résumé

    Characterization of spot weld strength is a key industrial issue, particularly in the case of Advanced High Strength Steels. Today, the most widely used mechanical test evaluating this strength is the Cross Tensile Test. However, investigating the role of the different zones of one spot weld based on this test is difficult.A wedge test has been developed in order to characterize interfacial failures of spot welds. A cross section of one spot weld is observed while a wedge is inserted in between the two welded sheets. A CCD camera records the observation of the propagating crack. The limited sheet bending occurring during crack propagation allows the spot weld classification based on the total energy dissipated per unit fractured area to be efficient.Furthermore, the stable crack propagation is characterized by the in situ measurement of the crack opening angle. Finite element simulations of the test are carried out to estimate a relation between these measurements and the material resistance, approached by a cohesive zone model.Interfacial failures of spot welds of DP and TRIP steels have been investigated. The experimental measurements allow to estimate parameters of a cohesive zone model representative of the molten material failure, providing reliable and appropriate data for simulations of the mechanical behavior of the complete spot weld.


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