Effet de l'hétérogénéisation plastique intragranulaire sur le comportement macroscopique des aciers doux lors de chargements complexes
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Abstract EN:
The determination of the macroscopic behavior of steel is more complicated if the sample is submitted to a sequential loading rather than a monotonous one. Experimental observations prove that plastic intragranular heterogeneities, like dislocations cells, have consequences for the rheology of complex loading, and mainly for the lost of ductility which can appear in sorne cases. Indeed, as the microstructure depends on the loading path, a first dislocations substructure disappears when a second loading is applied and consequently corresponding cells develop. This work consists in elaborating a theoretical model taking into account the cell microstructure evolution in order to represent the macroscopic behavior of steel during complex loading. The equations of the problem have been obtained with a thermodynamical formulation with internal variables. Dislocations cells are represented by a two-phases material in which cells interior are ellipsoïds composed of soft phase and cells walls correspond to the hard phase matrix. The plastic deformation in each phase is treated phenomenologically and the cells are totally defined by six morphological variables (three axis and three angles). The main difference with classical heterogeneous materials lies in the moving interfaces. The invariant formulation of the Helmholtz free energy allows to obtain results on the stability of static dislocations configurations. The dissipation, complementary laws and the non-local hardening matrix describe completely the model. Numerical applications, performed with two morphological variables, allow to follow microstructure evolutions and plastic instabilities appearance in the case of monotonous and complex loadings. That means that the model contains intrinsically physical mecanisms linked to complex loadings
Abstract FR:
Si de nombreuses méthodes (phénoménologiques, transition d'échelles) s'avèrent performantes pour représenter le comportement des matériaux lors de chargements monotones, la caractérisation des trajets complexes se révèle encore aujourd'hui très délicate. Les observations expérimentales démontrent le rôle prépondérant des hétérogénéités plastiques intragranulaires de type cellules de dislocations sur la rhéologie des changements de trajet, et principalement sur la perte de ductilité précoce rencontrée dans certains cas. L'objet de ce travail consiste donc à élaborer un modèle théorique prenant en compte l'évolution de la microstructure cellulaire afin de représenter le comportement macroscopique des aciers en chargements complexes. Les équations du problème sont obtenues par une formulation thermodynamique à variables internes. Les cellules de dislocations représentées par un modèle biphase évolutif non local sont définies par des inclusions ellipsoïdales de phase molle (intérieur) noyées dans une matrice de phase dure (parois). La déformation plastique dans chaque phase est décrite de manière phénoménologique et les cellules sont entièrement définies par six variables morphologiques (trois demi-axes et trois angles). La différence essentielle avec les matériaux hétérogènes classiques réside dans la mobilité des frontières entre phases. Le calcul de l'énergie de Helmholtz et sa mise sous forme invariante permet d'obtenir des résultats sur la stabilité des configurations statiques de dislocations. La dissipation, les lois complémentaires et la matrice d'écrouissage non local décrivent totalement le modèle. Les applications numériques effectuées avec deux variables morphologiques permettent de suivre les évolutions de la microstructure et l'apparition d'instabilités plastiques, aussi bien en trajets monotones que complexes. Cela signifie que le modèle contient intrinsèquement des phénomènes lies aux trajets complexes