Effet du temper-rolling et du vieillissement sur le comportement mécanique en trajets séquencés d’aciers ferritiques bas carbone pour l’emballage

Effect of temper-rolling and ageing on the mechanical behaviour during strain-path changes of low carbon ferritic steels for packaging

• Auteur / Autrice : Caroline Luis
• Direction : Monique Gasperini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et matériaux
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 13

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écrouissage

Cisaillement (mécanique)

Mots clés libres

Chargement séquencé

Temper rolling

Aciers ferritiques

Résumé

L’objectif de la thèse est l’analyse et la modélisation de l’écrouissage d’aciers ferritique bas carbone pour emballage pré-écrouis par temper-rolling, à l’aide de lois de comportement phénoménologiques pertinentes pour la simulation numérique des opérations de mise en forme. L’étude a porté sur des tôles très minces d’aciers d’intérêt industriel avec (ULC, ML/TH) ou sans (IF) sensibilité au vieillissement, considérées après différentes réductions d’épaisseur par temper-rolling. La caractérisation expérimentale des microstructures et textures initiales par EBSD et DRX a permis d’analyser la morphologie des grains et la distribution spatiale des composantes principales de la texture. L’étude du comportement mécanique, basée sur des essais de cisaillement simple monotone et inversé, a mis en évidence les effets attribués au changement de trajet temper-rolling/cisaillement simple et/ou à l’état de vieillissement, sources d’hétérogénéités macroscopiques de déformation. Le modèle d’écrouissage de Teodosiu-Hu a été utilisé pour décrire le comportement global. Plusieurs variantes du modèle (simple ou double écrouissage cinématique, loi d’évolution de l’écrouissage isotrope de type puissance ou saturant, critère de plasticité isotrope ou non) ont été examinées pour décrire au mieux les spécificités de comportement de chacune des familles d’aciers étudiées. Dans chaque cas, une identification globalement satisfaisante a pu être obtenue. De plus, le modèle a donné des prévisions encourageantes de l’effet du temper-rolling sur le comportement en cisaillement simple monotone des aciers ULC.

The aim of this work was the hardening analysis and modelling of temper-rolled low carbon ferritic steels for packaging, thanks to phenomenological constitutive laws relevant for sheet metal forming simulation. The study was focused on very thin steel sheets of industrial interest steels prone (ULC, ML/TH) or not (IF) to ageing, after different temper-rolling reductions. The experimental characterization of the initial microstructures and textures with EBSD and XRD permitted the analysis of the grains’ morphology and of the spatial distribution of the main texture components. The study of the mechanical behaviour, based on monotonous and reverse simple shear tests, have shown the effects of the strain-path change temper-rolling/simple shear and/or of the ageing state, responsible for macroscopic strain heterogeneities. The Teodosiu-Hu model was used to describe the global behaviour. Several versions of the model (simple or double kinematic hardening, power law or saturating law for isotropic hardening, isotropic or anisotropic yield criteria) have been tested to correctly describe the main features of the mechanical behaviour of the different steels. Global satisfactory identification is obtained for all the investigated materials. Moreover, the model was able to give promising predictions of the effect of temper-rolling on the ULC steels behaviour for monotonous simple shear test after temper-rolling.