Thèse soutenue

Prédiction des effets de taille et régularisation de la formation de bandes de cisaillement adiabatiques dans les monocristaux et les polycristaux : Approche de plasticité cristalline à gradient
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Auteur / Autrice : Vikram Phalke
Direction : Samuel ForestArjen Roos
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance le 12/01/2022
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ENSMP MAT. Centre des matériaux (Evry, Essonne)
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Olivier Cahuc
Examinateurs / Examinatrices : Samuel Forest, Arjen Roos, Alankar Alankar, Tonya Rose
Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Rittel, Patrice Longère

Résumé

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Les modèles classiques de plasticité cristalline ne parviennent pas à capturer les effets de taille observés expérimentalement, à savoir, plus la taille est petite, plus la force est grande. Ces modèles montrent également une dépendance du maillage dans les problèmes de localisation de déformation due à l’absence d’une échelle de longueur caractéristique dans le cadre constitutif. Les modèles de plasticité cristalline à gradient de déformation peuvent surmonter les limites susmentionnées des modèles de plasticité de cristalline classiques. Cependant, la mise en œuvre du modèle de plasticité à gradient de déformation dans le logiciel commercial des techniciens de maintenance est difficile en raison du cadre constitutif complexe. Dans le présent travail, les modèles de plasticité des cristalline à gradient de déformation, spécifiquement la plasticité des cristalline micromorphique réduit et les modèles fondés sur le multiplicateur de Lagrange, sont utilisés pour prédire l’effet de taille dans des tests de torsion de microfils monocristallins. Une comparaison est effectuée entre l’effet de taille prévu en utilisant le modèle fondés sur le multiplicateur de Lagrange et celui fait par le modèle CurlFp de la littérature, qui est fondés sur le tenseur de densité de dislocation complet. De plus, la localisation des déformations due à l’élevation de la température est étudiée. Une formulation thermodynamique cohérente des équations constitutives est proposée pour les modèles de plasticité cristalline classique et micromorphique. Ce cadre thermodynamique cohérent est appliqué pour étudier le processus de formation de bandes de cisaillement adiabatique dans des matériaux métalliques cubiques à face centrées (CFC) monocristallins et poly-cristallins. Cinq orientations cristallines différentes d’un seul spécimen en forme de chapeau sont considérées pour étudier la formation, l’intensité et l’orientation des bandes de cisaillement. La formation de bandes de cisaillement adiabatiques et l’effet granulométrique sont étudiés dans des agrégats polycristallins en forme de chapeau. Il est également essentiel de prévoir l’énergie stockée pour comprendre la déformation plastique et les mécanismes de récupération et de recristallisation qui en découlent. Des modèles thermodynamiques de plasticité des cristalline classiques et micromorphique sont utilisés pour prédire l’énergie stockée dans des matériaux métalliques CFC monocristallins et polycristallins. A cette fin, nous proposons un moyen facile de mettre en œuvre le modèle de plasticité micromorphique dans le logiciel commercial modèle d’ éléments finis en utilisant l’analogie entre la thermomécanique classique et la théorie de la plasticité micromorphique