Étude de l'endommagement pendant la mise en forme à froid de toles d'Aluminium
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Formability of aluminium alloys is influenced by damage, itself governed by the presence of inclusions (1-10 micrometers). High resolution –ray tomography (0. 7 micrometer) is used to characterise the shape, size and spatial distribution of the particles and voids. Cold forming is simulated by means of in situ tensile tests and standard plane strain and bulging experiments. The damage initiation is due to particle fracture and particle/matrix decohesion. The initiated microvoids grow by plastic deformation of the matrix. Growth is accelerated by stress state traiaxiality. Damage anisotropy is quantified from the measurement of local damage parameters using the 3D images. A micromechanical modelling of damage has been developed. The alloys are treated as inclusion-reinforced matrix, providing stress strain states of the phases governing voids nucleation and opening. Damaged particles are softened in the direction(s) of the damage, given by the supported main stresses. The rate of damaged particles is given by the equivalent stress in the particles. The deformation of the weakened particles allows to calculate the void opening and the void volume fraction. Directional loss of effective section are also provided, characterising the damage anisotropy
Abstract FR:
La formabilité des alliages d’aluminium est influencée par l’endommagement dû à la présence de particules (1-10µm). La tomographie X haute résolution (0,7µm) permet de caractériser la morphologie des particules et des pores. La mise en forme à froid est étudiée à travers des essais de traction in situ et des prélèvements d’échantillons de traction plane et de gonflement. L’amorçage est lié à la rupture des particules ou de l’interface particule/matrice. Les porosités croissent par déformation plastique de la matrice. Cette croissance est favorisée par les états de contraintes triaxiaux. L’anisotropie de l’endommagement est caractérisée par une mesure locale des paramètres d’endommagement dans les images 3D. Un modèle micromécanique d’endommagement a été développé. Les alliages sont modélisés comme un système matrice-inclusions dont les états de contrainte-déformation dans les inclusions, guidant la nucléation et l’ouverture de pores, sont calculés. Les particules perdent leur rigidité dans les directions endommagées, fixées par les contraintes principales qu’elles subissent. Le taux de nucléation des particules endommagées est fixé par la contrainte équivalente dans les particules. La déformation de cette particule endommagée permet de calculer l’ouverture des pores et ainsi la fraction volumique de porosité. Les pertes de sections effectives caractérisant l’anisotropie de l’endommagement sont aussi évaluées