Thèse soutenue

Simulations 3D des interactions entre fissure et dislocations
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Auteur / Autrice : Elena Jover Carrasco
Direction : Marc Fivel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
Date : Soutenance le 02/03/2022
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
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 : Rémy Dendievel
Examinateurs / Examinatrices : Vincent Chiaruttini, Thomas Pardoen
Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Robertson, Stéphane Berbenni

Mots clés

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Résumé

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La ténacité à la rupture est contrôlée non seulement par les paramètres macroscopiques mais aussi par la microstructure. Les défauts de la structure cristalline comme les lacunes, les inclusions ou les dislocations peuvent aussi grandement impacter la ténacité. Pour mieux comprendre ce phénomène, on mènera des simulations 3D d'un front de fissure interagissant avec des dislocations. Ces simulations visent à mesurer les variations des facteurs d'intensité des contraintes sur le front de fissure créées par la présence de dislocations. Pour cela, on combinera deux modèles préexistants : la méthode des éléments finis étendus (XFEM) et la dynamique des dislocations discrètes (DDD). XFEM est une évolution de la méthode des éléments fini qui permet l'étude d'une fissure qui se propage sans avoir besoin de remaillage, elle contrôlera le volume étudié, le chargement appliqué et la position de la fissure tandis que tant que la DDD contrôlera les dislocations, leur mouvement et leur multiplication. La précision du modèle crée sera testée en le comparant avec des résultats de simulations atomistiques. Pour mesurer qualitativement les effets des dislocations sur la ténacité, plusieurs dislocations avec des différents systèmes de glissement seront étudiées. D'autres paramètres comme la distance entre la fissure et la dislocation, la direction de la fissure, et la déformation initiale seront aussi étudiées. Pour comparer le modèle étudié avec des résultats provenant d'autres simulations, deux orientations de fissure seront simulées. Les dislocations étudiées ont des effets sur la fissure différents en fonction de leur système de glissement. Les résultats montrent des dislocations créant soit de l'écrantage, doit de l'anti-écrantage soit une combinaison des deux. Ces effets sont uniquement dépendants de la nature de la dislocation et ne changent pas quand la direction du vecteur de ligne de la dislocation change, ni quand la dislocation est plus éloignée de la fissure, même si l'intensité de l'effet change. De plus, les dislocations étant associées à un état de cisaillement local, elles affectent plus fortement KII que KI. KII contrôle aussi l'angle de propagation de la fissure, ce qui implique que les dislocations sont une des principales sources des déviations des fissures.