Comportement mécanique de soudures en alliage d’aluminium de la série 7xxx : de la microstructure à la modélisation de la rupture

Mechanical behaviour of 7xxx series aluminium alloys welds : from microstructure characterization to fracture modeling

• Auteur / Autrice : Quentin Puydt
• Direction : Alexis Deschamps, Guillaume Parry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance le 05/12/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science et ingénierie des matériaux et procédés (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Franck Tancret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florian Flouriot, Frédéric De Geuser
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Pardoen, Michel Perez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasticité

Aluminium -- Alliages

Soudage

Mots clés libres

Soudure d’alliages d’aluminium

Microstructure

Endommagement

Modélisation numérique

Welding of aluminium alloys

Microstructure

Damage

Numerical modeling

Résumé

Le soudage par faisceau d’électrons d’alliages à durcissement structural de la série7xxx induit des modifications importantes de leur microstructure, et par conséquent de leur comportement mécanique. Cette étude visait à formuler une loi de comportement incluant l’endommagement de structures soudées par une approche locale de la rupture. Pour cela, la microstructure de la soudure et les propriétés mécaniques résultantes sont caractérisées. Le lien est fait entre la distribution de précipités fins et les propriétés plastiques, ainsi qu’entre la précipitation grossière et les micromécanismes d’endommagement. Le modèle aux éléments finis proposé prend en compte le comportement plastique des différentes zones et reproduit le comportement en endommagement de la zone fondue, qui constitue le maillon faible de la structure à cause de l’évaporation d’éléments d’alliages durant le soudage. Ce modèle a été validé dans une gamme étendue de sollicitations mécaniques (géométrie,entaille).

The electron beam welding of 7xxx series alloys leads to modification of their microstructureand consequently of their mechanical behavior. This study aimed toformulate a constitutive law including damage for welded structures by a local approachof fracture. For this purpose, the weld microstructure and the resulting mechanicalproperties have been characterized. The relationship between fine scaleprecipitate distribution and plastic properties has been established, as well as therelationship between coarse precipitation and micro-mechanisms of damage. Thefinite elements model takes into account the plastic behavior of the different zonesand reproduces the damage behavior of the fusion zone, which is the weakest linkof the structure due to evaporation of alloying elements during welding. This modelhas been validated in a large variety of stress conditions (sample geometry, notch).