De l'utilisation d'une loi monocristalline en vue de la caractérisation du comportement plastique du multicristal d'aluminium
Institution:
ChambéryDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The objective of this work is to validate an original modelling of the elastoviscoplasticity behaviour of aluminium polycrystalline aggregates. The aggregate plastic behaviour is predicted using a multi-scale model based on two main assumptions: i) the behaviour laws for a grain are built from the selection of the different physical mechanisms involved in the plastic deformation of single crystals; ii) this description is complemented by assuming the continuity displacement at the grain boundaries. This study proceeds in three stages: 1. A set of different experimental data on single crystals and multicrystals (plane samples with only one layer of centimetric grain size in the thickness) is acquired. An automatic tool which determines the displacement and strain fields between two images of the surface of a plane object (using a correlation method) is used in an original way in this study. 2. The parameters of the model are identified using the data collected on the single crystals. 3. The modelling is validated by a comparison between numerical (3D simulations done with a finite element code) and experimental results relating to key data such as the load - displacement curve, the surface strains, the crystallographic orientations of the grains and the slip line traces, relatively to the multicrystal. This step is applied on aluminium for different purities: 99. 99% and 99. 5%. The agreement between the experimental and numerical results validates the proposed modelling. This study thus shows the aptitude of the chosen model to describe the behaviour of materials at the single crystal scale and the multicrystal one.
Abstract FR:
L'objectif de ce travail est de valider une modélisation originale du comportement élastoviscoplastique d'agrégats polycristallins d'aluminium. Le comportement de l'agrégat est prédit en utilisant un modèle multi-échelles fondé sur deux points principaux: i) les relations de comportement d'un grain sont construites à partir d'une sélection des différents mécanismes physiques à l'origine de la déformation plastique du monocristal; ii) cette description est complétée en assumant la continuité de déplacement aux joints de grains. Cette étude nécessite trois étapes: 1. On effectue une collecte des données expérimentales sur des monocristaux et des multicristaux (éprouvettes planes avec une seule couche de grains de taille centimétrique dans l'épaisseur). Un outil de détermination automatique des champs de déplacements et de déformations entre deux images d'une surface plane (par une technique de corrélation) est utilisée de façon originale dans le cadre de cette étude. 2. Les paramètres du modèle sont identifiés à l'aide des données recueillies sur les monocristaux. 3. La modélisation est validée par une confrontation entre les résultats numériques (simulations 3D effectuées avec un code éléments finis) et expérimentaux portant sur des données telles que la courbe force-déplacement, les déformations de surface, les orientations cristallographiques des grains et les traces de glissement, relatives au multicristal. Cette procédure est appliquée à l'aluminium avec une pureté variable: 99,99% et 99,5%. L'agrément obtenu entre les résultats expérimentaux et numériques valide la modélisation proposée. Cette étude montre ainsi l'aptitude du modèle à décrire le comportement du matériau aux échelles du monocristal et de l'agrégat.