Multiscale modeling of damage elastoplasticity coupling by debonding following large deformations
Modélisation multiéchelle du couplage élasto-plasticité-endommagement par décohésion en grandes déformations
Résumé
Since decades, the study of mechanical and physical properties of UFG and NC microstructures has considerably increased as well as processing techniques. The growing interest in these materials comes from new behaviors encountered with wide range of applications perspectives in many scientific and technologic engineering fields, with high added value and important economic issues such as microelectronics, telecommunications, aeronautics, energy and army. In mechanics, the growing interest resides in both the possibility of processing microstructures with high mechanical strength and high ductility. However, these last microstructures have shown a very low strain hardening capacity although they were observed to have a high mechanical strength. New deformation mechanisms are suspected to induce these behaviors namely grain size deformation mechanisms which cause Hall-Petch strain profile inversion and/or early damage. Nowadays, there are many techniques to process UFG and NC microstructures with both high mechanical strength and improved strain hardening capacities. Similarly, simulation numerical tools have helped to understand some phenomenon still not accessible via experiments. Boring in mind this last aspect, a micromechanics modeling was proposed in this work to characterize microstructure influence on yield stress and damage and to study the crystalline texture evolution.
Depuis quelques décennies, l’élaboration et l’étude des propriétés physiques et mécaniques des microstructures UFG et NC se sont fortement développées. L’intérêt croissant suscité par ces matériaux provient des comportements nouveaux qu’ils présentent et qui ouvrent des perspectives prometteuses d’applications dans divers domaines des sciences et d’ingénieries. Des secteurs d’activité à forte valeur ajoutée et aux enjeux économiques importants tels que la microélectronique, les télécommunications, l’aéronautique, l’énergie et l’armement s’y intéressent. En mécanique, l’intérêt porté à ces microstructures réside dans la possibilité de produire des matériaux ayant à la fois une résistance mécanique et une ductilité élevées. Cependant, ces microstructures ont montré un faible taux d’écrouissage quoiqu’ayant une résistance mécanique élevée. Des mécanismes de déformation nouveaux sont soupçonnés être à l’origine de ce phénomène notamment des mécanismes de déformation aux joints de grains conduisant dans certains cas à une inversion de la loi de Hall-Petch et à un endommagement et/ou rupture précoce. Expérimentalement, des méthodes visant à améliorer le taux d’écrouissage tout en garantissant une résistance mécanique élevée existent et sont de plus en plus nombreuses. De même, des outils numériques de simulation ont permis d’explorer certains phénomènes encore inaccessibles par l’expérience. C’est dans cette optique qu’un modèle micromécanique capable de suivre l’évolution de la texture cristallographique, de caractériser l’influence de la microstructure sur la contrainte d’écoulement et l’endommagement, est proposé dans ce travail.
Origine : Version validée par le jury (STAR)