Etude de l'endommagement ductile lors de chargements complexes et à basse triaxialité par imagerie 3D synchrotron et calculs éléments finis

par Xiang Kong

Projet de thèse en Mécanique

Sous la direction de Thilo Morgeneyer et de Djamel Missoum-benziane.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique , en partenariat avec Centre des Matériaux (laboratoire) , MAT-Microstructure, Mécanique, Expérimentation - MIMEX (equipe de recherche) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 17-09-2018 .


  • Résumé

    En vue de la recherche de matériaux plus légers et de structures minces optimisées pour l'application transport, la connaissance des mécanismes d'endommagement caractéristiques dans des tôles métalliques est essentielle. L'étude de l'endommagement ayant, pour l'instant, porté essentiellement sur des chargements proportionnels, les interactions entre déformation et endommagement ne sont pas appréhendées pour des changements de trajet de chargements bi-axiaux, pertinents pour le formage. Cette thèse a pour but d'imager en 3D la microstructure dans des échantillons plats et d'observer son évolution lors des chargements. Dans ce but, nous étendons les capacités de la laminographie in situ, afin de dépasser les insuffisances d'autres techniques 3D pour ce genre d'échantillons plats. Une approche multi-échelles unique sera développée, allant de quelques centaines de micromètres à l'échelle nanométrique pour déterminer les cinétiques de germination et de croissance de l'endommagement. La déformation à l'intérieur des échantillons sera mesurée grâce à la corrélation d'images volumiques qui suit le contraste d'images 3D lors des chargements in situ. Ces données hiérarchiques 3D serviront de données d'entrée précieuses pour des simulations éléments finis à l'échelle microscopique, type calculs de cellule. A partir de ces simulations, nous formulerons des modèles de la mécanique de milieux continus, adaptés pour prédire les propriétés mécaniques à l'emploi des structures.

  • Titre traduit

    Ductile damage study for complex loading paths and low stress triaxiality via 3D synchrotron imaging and FE simulations


  • Résumé

    In the pursuit of lighter materials and optimized thin-walled components for transportation, knowledge about the characteristic ductile damage mechanisms in metal sheets is key. As the study of damage in materials has, up to now, been focused on proportional loading, the strain-damage interaction is not understood for the highly application-relevant bi-axial loading with load path changes. Thus, our proposal aims at three-dimensional (3D) imaging of the microstructure inside flat sheet specimens evolving during material testing under such loads. For this, we extend the capability of in situ synchrotron laminography to overcome inherent shortcomings of other 3D techniques for such kind of samples. It shall be developed into a unique multiscale imaging approach from a few hundred micrometres resolution down to the nanometre scale to determine the ductile damage nucleation and growth kinetics. Strain in the material bulk will be measured using digital volume correlation. Such hierarchical 3D data will then serve as valuable input for microscopic simulations and the formulation and validation of continuum damage models suited to predict engineering-relevant mechanical properties.