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Prise en compte de l’anisotropie induite dans la modélisation du comportement d’un matériau métallique polycristallin

Matériaux et applications Mécanique, énergétique, génie des procédés, génie civil Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Contexte :

Le comportement élasto-plastique d’un matériau métallique polycristallin ayant subi de grandes déformations présente un caractère anisotrope même lorsque le matériau est initialement isotrope.

D’une part, la rotation des grains (monocristaux) avec la déformation tend à concentrer les orientations cristallines dans des directions privilégiées (on dit que le matériau devient texturé). D’autre part, pour une orientation cristalline donnée, l’activation de certains systèmes de glissement favorablement orientés par rapport aux directions du chargement conduit à un écrouissage fortement orienté.

Une description précise du comportement élasto-plastique macroscopique de tels matériaux implique d’intégrer dans la loi de comportement une modélisation de cette anisotropie induite et de son évolution au cours du chargement.

Objectif de la thèse :

L’objectif de la thèse est l’identification de la réponse macroscopique tridimensionnelle de polycristaux pré-déformés et l’élaboration d’une loi de comportement élasto-plastique qui décrive l’évolution de l’anisotropie induite au moyen de variables internes bien choisies et en nombre réduit.

On cherchera notamment à mettre en évidence, pour des chargements proportionnels, des comportements « asymptotiques » liés à l’existence de textures limites stables et à la saturation de l’écrouissage du fait de la restauration dynamique.

Ce travail sera réalisé en utilisant des résultats de simulations d’agrégats polycristallins menées avec le code de plasticité cristalline développé au CEA/DAM (Coddex). Il s’appuiera sur l’analyse de l’évolution des textures et de l’écrouissage (densités de dislocations) sous l’effet de la déformation.

On s’intéressera à différentes structures cristallines en commençant par les structures cubiques (CFC et CC) qui sont bien maîtrisées. La structure hexagonale compacte, pour laquelle l’anisotropie du comportement des monocristaux est très marquée, sera également étudiée.

Déroulement de la thèse :

Dans une première étape du travail, on propose de s’intéresser à l’évolution du comportement sous l’effet d’un chargement proportionnel :

- Analyse de l’évolution des orientations cristallines et de l’écrouissage dans un agrégat au cours de différents chargements monotones (proportionnels) et identification de comportement limites ;

- Identification des surfaces de charges associées.

On abordera dans un second temps la question de la modélisation du comportement du matériau prenant en compte l’anisotropie et l’écrouissage induit par une pré-déformation:

- Formulation d’une loi de comportement anisotrope pour les états limites ;

- Modélisation du comportement des états obtenus après une pré-déformation quelconque à partir de celui des états limites.

Laboratoire

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