Identification du comportement des matériaux métalliques au delà de leur limite d'élasticité par la méthode des champs virtuels

par The Vinh Tran

Thèse de doctorat en Systèmes mécaniques et matériaux

Sous la direction de Stéphane Avril et de Fabrice Pierron.

Soutenue en 2008

à Troyes , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube) .

mots clés

• Élastoplasticité

Résumé

Ce travail a apporté une nouvelle procédure d’identification à la méthode des champs virtuels (MCV) en élastoplasticité. Pour cela, plusieurs verrous scientifiques ont été levés, particulièrement concernant la formulation du choix des champs virtuels et leur optimisation grâce à l’algorithme de Newton-Raphson pour une loi de comportement non linéaire. Les développements ont été tout d’abord validés avec succès en utilisant les données simulées par éléments finis. Ensuite, un acier inoxydable 316L a été choisi pour la validation expérimentale. Des essais de traction suivie d’une compression sur des éprouvettes planes avec deux entailles réalisant un état de contrainte plane hétérogène ont été effectués. Les champs cinématiques ont été mesurés à l’aide de la méthode de grille. Dans un premier temps, un chargement monotone a été considéré avec utilisation du modèle d’écrouissage exponentiel de Voce. Les résultats obtenus avec la MCV coïncident avec les valeurs de référence données par les essais normalisés. Dans un deuxième temps, un chargement de traction-compression a été considéré. Un modèle cinématique non linéaire simple à cinq paramètres a été identifié. Bien que le début de la plasticité en traction reste problématique, les résultats obtenus montrent globalement une bonne concordance avec la référence. Il est clair qu’il y a des erreurs locales qui sont dues au bruit blanc ou d’autres sources d’erreurs. Cela perturbe l’identification dans la zone de début de plasticité. Il est nécessaire d’améliorer le calcul des contraintes à l’avenir

Titre traduit

Thorough study to identify elastoplastic constitutive parameters of metallic materials by the virtual fields method

Résumé

This work brought a new identification procedure to the virtual fields method (VFM) in elastoplasticity. The advances concerned in particular the formulation of the choice of the virtual fields and their optimization thanks to the algorithm of Newton-Raphson for a nonlinear behaviour law. Firstly, the developments were validated successfully by using finite element simulated data. Then, a 316L steel was selected for the experimental validation. The traction-compression tests on plane double-notched specimens were carried out. The kinematic fields were measured using the grid method. Initially, a monotonic loading was considered with use of the exponential work hardening Voce model. The results obtained with the VFM coincided with the reference values given by the standard tests. Then, a traction-compression loading was also considered. A simple five parameters nonlinear kinematic hardening model was identified. Although the beginning of plasticity in traction remains problematic, the results obtained show globally a good agreement with the reference. It is clear that there are errors due to the noisy data or other sources. These errors result in abnormal early plasticity detection in the tests. This disturbs the identification in the early stages of plasticity. It is necessary in the future to improve the calculation of the stresses