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Recherche - Valorisation

Etude des couplages thermomécaniques durant la déformation plastique de polycristaux métalliques

le 18 avril 2013
13H30

Eric CHARKALUK, Chargé de Recherche senior (CNRS), Laboratoire de Mécanique de Lille

Eric CHARKALUK

Eric CHARKALUK

Les matériaux métalliques polycristallins sont des agrégats de grains plus ou moins favorablement orientés, par rapport à l'axe de sollicitation, pour le glissement plastique. Lors d'une sollicitation mécanique, cette diversité d'orientations cristallines conduit à une hétérogénéité de la déformation à l'échelle de la microstructure : des déformations plastiques locales peuvent apparaître dans certains grains alors que l'échantillon est macroscopiquement sous chargement élastique. Par ailleurs, cette plasticité locale s'accompagne de l'émergence de marques de glissement en surface du matériau et elle induit une dissipation d'énergie liée aux irréversibilités mécaniques. La description fidèle de ces phénomènes mécaniques et énergétiques, à l'échelle d'apparition de la plasticité et de l'endommagement, ouvre alors la perspective d'identifier des modèles de comportement et/ou d'endommagement mécaniquement admissibles et énergétiquement fondés.
Dans un premier temps, le cadre d'analyse des phénomènes dissipatifs liés aux mécanismes de déformation et d'endommagement sera rappelé et l'attention sera portée à l'application de ce cadre au cas des polycristaux. Afin de pouvoir éprouver un tel cadre théorique en vue de proposer des modèles mécaniquement admissibles et énergétiquement fondés, des moyens expérimentaux originaux nécessaires à la réalisation de telles analyses mécaniques et énergétiques à l'échelle microstructurale ont été développés dans le cadre de la thèse de Laurence Bodelot [1,2]. Pour accéder simultanément aux informations cinématiques et thermiques à l'échelle la plus fine possible actuellement, celle des grains d'un polycristal, des mesures de champs de température par thermographie infrarouge et de champs de déformation par corrélation d'images numériques ont ainsi été mises en œuvre au sein d'un dispositif de couplage des deux techniques. Ce dispositif a permis une étude
simultanée des champs de température et de déformation d'un acier inoxydable austénitique 316L sous sollicitations uniaxiales monotones. L'analyse des données recueillies suppose alors un certain nombre d'outils de traitement basés en particulier sur la connaissance des données cristallographiques locales et qui ont été développés dans le cadre de la thèse de Rian Seghir [3,4]. Couplées à des simulations numériques d'agrégats cristallins en thermoplasticité, ces données permettent d'apporter de nouveaux éléments sur les phénomènes de microsplasticité dans les polycristaux (détection de seuils, bilans d'énergie) [5].
[1] L. Bodelot. Étude couplée des champs cinématiques et thermiques à l'échelle de la microstructure des matériaux métalliques, Thèse de l'Université de Lille1, Spécialité : Mécanique, 2008.
[2] L. Bodelot, L. Sabatier, E. Charkaluk, and P. Dufrénoy, Experimental set up for fully-coupled kinematic and thermal measurements at the microstructure scale of an AISI 316L steel, Mat. Sci. Eng. A, 501:52-60, 2009.
[3] R. Seghir, J.F. Witz, E. Charkaluk, and P. Dufrénoy. Improvement of thermomechanical full-field analysis of metallic polycrystals by crystallographic informations. Méca. Ind., accepté, 2013.
[4] R. Seghir, J.F. Witz, L. Bodelot, E. Charkaluk, and P. Dufrénoy. An improved lagrangian thermography procedure for the quantification of the temperature fields within polycrystals. QIRT journal, accepté, 2013.
[5] R. Seghir. Experimental and numerical investigation of thermomechanical couplings and energy balance in metallic polycrystals, Thèse de l'Ecole Centrale de Lille, Spécialité : Mécanique, 201
Type :
Séminaires - conférences
Lieu(x) :
Campus de Cachan
Amphi e-média
Bâtiment Léonard De Vinci de - ENS Cachan
61, avenue du Président Wilson 94230 Cachan
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