In-situ characterisation of ductile damage using x-ray tomography analysed by automatic cavity tracking
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Abstract EN:
Damage evolution in ductile metals is characterized by the nucleation, growth and coalescence of small internal voids. Many laws and studies have been developed to understand and predict damage. In the past decade, X-ray tomography has been shown to be an adapted tool for characterizing damage. Due to its 3D imaging and most importantly non-destructive capabilities, it brings the possibility to not only obtain more accurate qualitative data, but also for quantitative analysis of damage. In this study, in-situ characterisation using synchrotron X-ray tomography were performed on a huge number of pure metals of different crystal structure (HCP, FCC, BCC) to see the effect of crystal structure on ductile damage. Studies on damage evolution are usually based on a statistical mean-field approach. An automatic tracking algorithm was further developed as a complementary way of analysis, which follows the voids individually. This allows us to separate the 3 damage mechanisms and study the nucleation, growth and coalescence of voids in more detail. The data obtained were analysed using both the classical statistical approach and with the tracking algorithm. Experiments were also performed on different geometry samples to see the influence of triaxiality on ductile damage.
Abstract FR:
L'évolution de l'endommagement ductile des métaux est caractérisée par la nucléation, la croissance et la coalescence de cavités. De nombreuses lois et études ont été développées pour comprendre et prédire l'endommagement. Au cours de la dernière décennie, la tomographie à rayons X est devenue un outil adapté pour caractériser l'endommagement. Grâce à son imagerie 3D et surtout à ses capacités non-destructives, elle permet non seulement d'obtenir des données qualitatives plus précises, mais aussi une analyse quantitative de l'endommagement. Dans cette étude, la caractérisation in situ à l'aide de la tomographie à rayons X synchrotron a été réalisée sur un grand nombre de métaux purs de différentes structures cristallines (HCP, FCC, BCC) afin de voir l'effet de la structure cristalline sur l'endommagement ductile. Les études sur l'évolution de l'endommagement sont généralement basées sur une approche statistique de champ moyen. Un algorithme de suivi automatique a été développé comme une méthode d'analyse complémentaire, qui suit les cavités individuellement. Cela nous permet de séparer les 3 mécanismes d'endommagement et d'étudier la nucléation, la croissance et la coalescence des vides de manière plus détaillée. Les données obtenues ont été analysées à la fois avec l'approche statistique classique et avec l'algorithme de suivi. Des expériences ont également été réalisées sur des échantillons de géométrie différente afin de voir l'influence de la triaxialité sur l'endommagement ductile.