Analyse et Identification du comportement mécanique d'aciers à effet TRIP à partir de mesures de champs cinématiques

Analysis and identification of mechanical behavior of TRIP effect steels using kinematic full field measurements

• Auteur / Autrice : Bagher Mohammad Sadeghi
• Direction : Fodil Meraghni, Nadine Bourgeois, Etienne Patoor
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transformations martensitiques

Constructions, Théorie des

Aciers alliés

Résumé

Le travail abordé dans le cadre de cette thèse constitue une contribution à la compréhension de l'effet TRIP (TRansformation Induced Plasticity) dans les aciers et à la modélisation du comportement élastoplastique de ces aciers. Le présent travail est consacré à l'analyse du comportement de trois aciers à effets TRIP (Inox 304L, Inox 304L-Cu et TRIP 800) et à l'identification des paramètres pilotant leur comportement pour des chargements monotones et séquentiels. Le but est de regarder l'influence relative du trajet de chargement et de la transformation martensitique. Deux modèles de comportement élastoplastique ont été analysés et implémentés dans le code de calcul éléments finis-ABAQUS. Le premier est le modèle de Lemaitre et Chaboche, prenant en compte l'écrouissage cinématique sans l'effet TRIP. Le deuxième est un modèle dit semi-physique, élatoplastique par phase, (développé par Cherkaoui). Il tient compte du multiphasage et de l'évolution de la fraction de martensite. Différents essais mécaniques ont été réalisés (essais monotones, essais séquentiels, essais hétérogènes et essais d'emboutissage) afin de constituer une base de données expérimentales en vue de l'identification du comportement élastoplastique. Une méthode d'identification inverse a été développée afin d'identifier les paramètres des deux modèles élastoplastiques. Dans les aciers multiphasés, en raison de la faible fraction d'austénite résiduelle, la transformation martensitique ne peut pas influencer énormément le comportement mécanique macroscopique lors d'un chargement thermomécanique. En conséquence, l'application d'un modèle classique (modèle de Lemaître et Chaboche dans cette étude) permet de prédire simplement le comportement mécanique des aciers à effet TRIP (304L-Cu et TRIP 800). En revanche, dans les aciers entièrement austénitiques (304L) où l'effet TRIP change considérablement la courbe de comportement mécanique, le modèle de Lemaître et Chaboche n'est pas approprié pour prédire leur comportement mécanique. Il est alors nécessaire d'utiliser un modèle qui prend en compte l'effet TRIP (modèle semi-physique dans ce travail).

This work aims at understanding the TRIP effect (TRansformation Induced Plasticity) in steels and modeling of their elastoplastic behavior. The work is devoted to analyzing the mechanical behavior of three steels with TRIP effects (304L, 304L-Cu and TRIP 800) and to identifying the material parameters governing their mechanical behavior under monotonic and sequential loading. The final objective of this study is to evaluate the influence of loading paths and of the martensitic transformation. Two elastoplastic models have been analyzed and implemented in the user's material subroutine of the finite element code ABAQUS. The first is the well-known model developed by Lemaitre and Chaboche and taking into account the kinematic hardening without TRIP effect. The second is an elastoplastic constitutive model in all phases (semiphysics developed by Cherkaoui et al. ). This model takes into account the characteristics of the different phases and TRIP effect. Several mechanical tests were performed to examine the mechanical behavior of materials under monotonic and sequential loading and in an heterogeneous test. The obtained results are used in experimental databases for the identification of parameters of two models. An inverse identification method was developed and coupled to identify the parameters of two constitutive models. The obtained results show that for multiphase TRIP steels, which contain a small amount of the retained austenite, only a few amount of this unstable austenite will transform to martensite during the loading process. Consequently, there will be no significant changes in the stress-strain curve. In such steels, the application of the model of Lemaître and Chaboche allows predicting the mechanical behavior of TRIP steels (like 304L-Cu and TRIP 800). However, in fully austenitic steels (304L in this study) with the instable austenite phase, the TRIP effect creates a considerable change in the stress-strain curve of uniaxial tensile test. In these steels, the model of Lemaître and Chaboche is not appropriate for modeling the TRIP effect. Therefore, another model that takes into account the TRIP effect (semiphysic model in this work) is recommended.