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Recherche - Valorisation

Modélisation du comportement magnéto-mécanique d’un acier Dual Phase à partir de sa description microstructurale

le 17 décembre 2013
14H00

Soutenance de thèse de Frédérick Sorel MBALLA MBALLA, LMT-Cachan, ENS Cachan, Domaine: Mécanique, Génie Mécanique, Génie Civil

Les considérations environnementales et économiques amènent les constructeurs automobiles à concevoir des véhicules de plus en plus légers de manière à réduire les émissions de CO2. Les soucis de conservation des performances mécaniques des matériaux de structure et de sécurité composant ces véhicules ont conduit les aciéristes comme ARCELORMITTAL à développer de nouvelles classes d'aciers hautes performances tels que les aciers Dual Phases (DP).
Les aciers DP se caractérisent par leur haute résistance en traction, leur bonne ductilité, bonne résistance à lafatigue, et leur forte capacité d'absorption d'énergie. Ces performances mécaniques sont le résultat de leur microstructure biphasée ferrito-martensitique obtenue par un procédé impliquant un traitement thermomécanique durant lequel se forme cette microstructure biphasée. Dans le cadre de leurs applications industrielles, l'état microstructural de ces aciers conditionne les caractéristiques du comportement telles que la limite d'endurance, l'absorption de choc, la répartition des déformations etc. La maîtrise du procédé de fabrication de ces aciers, en particulier, le contrôle du cycle thermique est nécessaire afin d'assurer l'obtention de microstructures biphasées de qualité (distribution et composition homogène des phases) et la reproductibilité des caractéristiques mécaniques et des propriétés d'usage attendues dans le cadre de leurs applications (emboutissage, pliage, ...). Cette maîtrise du procédé passe alors par la mise en place de moyens de contrôle non destructifs de l'état microstructural en ligne permettant la détection d'irrégularités de la microstructure signes d'irrégularité du traitement thermique durant le procédé de fabrication. Ce constat a donc conduit ARCELORMITTAL à mettre en place des moyens de contrôle non destructif en ligne permettant le contrôle de l'état microstructural par mesure magnétique (fig. 1).
 résumé thèse Mballa - figure1
             Figure 1 : Positionnement du CND dans le procédé de fabrication

Pour que la mesure magnétique donne des informations précises sur l'état microstructural, une description mathématique fine des liens entre microstructure et propriétés magnétiques en ligne est recherchée. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR DPSMMOD initié par ARCELORMITTAL en partenariat avec le LMT Cachan, l'ESILV, et le G2ELab. L'objectif fixé est d'arriver à prédire, sinon d'une façon quantitative, au moins d'une façon qualitative fine, la réponse magnétique à divers paramètres des microstructures d'aciers DP industriels ( densité d'inclusion, texture, microstructure en bande, contrainte, etc...) dans le cadre d'une simulation micromagnétique magnéto-mécanique (2D et/ou 3D). Pour ce faire, nous avons introduit une formulation statique du couplage magnéto-mécanique basée sur la minimisation d'une fonctionnelle énergétique [Brown 1960] couplée à la résolution des équations de la mécanique des milieux continus. Cette formulation a été appliquée d'abord sur des monocristaux (fig. 2) ce qui a permis la validation de l'approche du couplage sur des cas simples (impact du couplage, magnétostriction, réorganisation sous chargement mécanique, effet E, piézo-magnétisme, effet Villari...). En se basant sur des microstructures d'un acier DP mesurées par EBSD (fig. 3), des simulations ont ensuite été réalisées (effet de la texture, microstructure biphasée... ). Nous présenterons les résultats et les conclusions de ce travail suivis de quelques perspectives envisageables.
résumé thèse Mballa figure 2
Figure 2 : Réorganisation de la microstructure magnétique d'un monocristal sous l'effet d'une contrainte


résumé thèse Mballa figure 3   résumé thèse mballa figure 4                                               
  Figure 3 : Figure de pôles inverses                       Figure 4 :
 
(direction normale)                                              Segmentation en phases
obtenue par EBSD d'un acier DP

[1] Y.C. Shu & al. Mechanics of Materials 36, 975-997. 2004.
[2] W. F. Brown. Micromagnetics, John Wiley & Sons, New York, 1963.
[3] M.Bernadou, S.Depeyre and S.He, Journal of intelligent material systems and structures 16, 1015-1023.
2005.

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Type :
Thèses - HDR
Lieu(x) :
Campus de Cachan
Amphi E-Média - Bâtiment Léonard de Vinci

Plan d'accès

Composition du jury

Laurent Stainier, Directeur de recherche, GeM Nantes
Oriano Bottauscio,  Senior Researcher, INRIM Turin
Xavier Kleber, Professeur des Universités, INSA Lyon
Nicolas Galopin   Maître de conférence, UJF Grenoble Professeur
Song He, Professeur  PULV la Défense
Philip Meilland, Project Manager, ARCELORMITTAL
Olivier Hubert, Professeur des universités ENS Cachan                         
 



Laboratoire

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