Modélisation du facteur de correction beta en indentation instrumentée.
Auteur / Autrice : | Jaime GARCíA GUZMáN |
Direction : | Boussad Abbes, Fazilay Laraba Abbes |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences - STS |
Date : | Soutenance le 26/09/2017 |
Etablissement(s) : | Reims en cotutelle avec Universidad pontificia bolivariana (Colombie) |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Sciences du Numérique et de l’Ingénieur (Reims, Marne) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Groupe de Recherche en Sciences Pour l’Ingénieur (GRESPI) EA 4694 (Reims, Marne) |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Boussad Abbes, Fazilay Laraba Abbes, Luis Javier Cruz Riaño, Gloria Patricia Fernández Morales |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Sébastien Lecomte, Alexander Ossa |
Mots clés
Résumé
Avec l’avènement des NEMS, MEMS, films minces et autres revêtements, la caractérisation des propriétés mécaniques à uneéchelle locale est primordiale. A cet effet, l’essai d’indentation instrumentée permet l’acquisition continue de la réponse (courbeforce – profondeur de pénétration) d’un matériau à la pénétration d’un indenteur de géométrie donnée. Le post-traitement d’unetelle courbe permet la détermination de propriétés telles que le module d’indentation ou la dureté. Cette analyse est basée surla théorie du contact élastique, qui suppose une géométrie axisymétrique parfaite de la pointe d’indentation, un comportementpurement élastique du matériau, et la non-prise en compte des déplacements radiaux dans la zone de contact. En pratique, ceshypothèses sont souvent mises en défaut : les indenteurs sont généralement des pyramides à 3 pans (Berkovich, Cube Corner)ou 4 pans (Vickers, Knoop) présentant un émoussement de la pointe, et le comportement mécanique des matériaux est souventcomplexe. La correction de la relation de Sneddon, utilisée dans la méthode d’Oliver et Pharr pour l’analyse des essais denanoindentation, est donc nécessaire. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la détermination de ce facteurde correction, qui n’est pas une valeur universelle ni unique comme le préconisent certains auteurs. Il dépend notamment de lapression exercée par la pointe d’indentation et du matériau sollicité. Cette étude s’est faite sur la base de la détermination de laloi de comportement d’un des matériaux standards utilisés pour la calibration de l’essai de nanoindentation, la silice fondue.Ce matériau présente un comportement mécanique spécifique : sa déformation anélastique s’effectue par un mécanisme dedensification. Dans un premier temps, les paramètres de cette loi de comportement sont identifiés par une approche inversecombinant la simulation numérique 3D de l’essai d’indentation à l’optimisation de la fonction objectif au moyen d’unalgorithme génétique. Le facteur de correction est ensuite déterminé pour deux géométries de pointes et à différentes valeursdu rapport adimensionnel "profondeur de pénétration/rayon de pointe". La méthodologie proposée a été appliquée à ladétermination du module d’indentation d’un acier inox.