Etude multi-échelle du comportement mécanique de matériaux biphasés lors de grandes déformations et de l’endommagement ductile

Multi-scale study of mechanical behaviour of two-phase materials during large deformation and ductile damage

• Auteur / Autrice : Yuchen Zhao
• Direction : Léa Le Joncour, Andrzej Baczmanski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Optique et Nanotechnologie
• Date : Soutenance le 17/07/2017
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Collectivité territoriale : Grand Est
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Président / Présidente : Alain Lodini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Léa Le Joncour, Andrzej Baczmanski, Alain Lodini, Vincent Ji, Ru Lin Peng, Véronique Favier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Ji, Ru Lin Peng

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Diffraction

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Élastoplasticité

Analyse multiéchelle

Polycristaux

Mots clés libres

Polycristaux

Analyse multiéchelle

Élastoplasticité

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Diffraction

Simulation par ordinateur

Polycrystals

Multi-scale analysis

Elastoplasticity

Continuum damage mechanics

Diffraction

Computer simulation

Résumé

Cette thèse est dédiée à l’étude du comportement élasto-plastique des matériaux polycristallins multiphasés ainsi que de l’endommagement ductile à différentes échelles. Les hétérogénéités microscopiques ont une influence importante sur la réponse mécanique macroscopique des matériaux. Et l’endommagement ductile est encore difficile à mesurer aux échelles fines. Cette thèse traite des problématiques suivantes : 1. L’évolution du comportement des phases et des grains sous chargements jusqu’à la rupture.2. L’influence de l’hétérogénéité intrinsèque au niveau micro, sur le comportement macroscopique des matériaux biphasés.3. L’influence de la striction et de l’endommagement sur le comportement de familles d’orientation de grains.4. La mesure indirecte de l’endommagement échelle fine par diffraction. Afin d’enquêter sur ces questions, l’acier duplex et le titane biphasé sont testés. La diffraction est utilisée pour effectuer des mesures in situ non-destructive au cours d’essais de traction et jusqu’à la rupture. Des simulations sont réalisées grâce à un modèle auto-cohérent élasto-plastique, dans lequel est introduite la modélisation de l’endommagement ductile. Les données expérimentales aux différentes échelles y sont comparées. En outre, des tests de nano-indentation et observation micrographiques sont effectués pour observer l’évolution spatiale des propriétés mécaniques des phases le long de la striction et jusqu’à la surface de rupture

The thesis is dedicated to the study of elasto-plastic behavior of multiphase polycrystalline materials and ductile damage at different scales. The microscopic heterogeneities have important influence on the macroscopic mechanical behavior of materials. Ductile damage is still difficult to measure at small scales. The following issues are the main topic involved in this thesis: 1. The evolution of mechanical behavior in phases and groups of grains, under external load until fracture.2. The influence of intrinsic heterogeneity on the macroscopic behavior of two-phase materials.3. The influence of necking and ductile damage, on the behavior of grains with different orientation families.4. The indirect measurement of ductile damage at small scales by diffraction. To answer these questions, duplex steels and two-phase titanium are tested. The diffraction method is used to perform in situ measurements during tensile test until fracture. Predictions are carried out by an elasto-plastic self-consistent model, in which ductile damage have been integrated. Experimental data on different scales are compared with these predictions. In addition, nano-indentation tests are carried out to study the evolution of phases’ mechanical properties along the neck until fracture edge. Microscopic images were also taken in order to observe the fracture surfaces of studied materials