Caractérisation et modélisation du comportement et de l'endommagement d'alliages métalliques sur une grande plage de température PDF Download
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Author: Charles Petry Publisher: ISBN: 9782110959409 Category : Languages : fr Pages : 238
Book Description
Les chargements thermomécaniques caractéristiques des moteurs de fusée sont souvent complexes et induisent, en particulier, des fluctuations rapides et importantes de la température. Dans ce contexte, la qualification du comportement des matériaux métalliques requiert la mise en oeuvre d'une approche cohérente avec les différentes réponses observées expérimentalement sur une large gamme de température. Celle ci est appliquée, dans notre étude, à la modélisation du comportement élasto viscoplastique et de l'endommagement de deux alliages utilisés dans l'industrie aérospatiale : l'Inconel 600 et le Narloy Z. Les spécificités relatives aux différentes étapes de caractérisation expérimentale, modélisation et identification des modèles sont explicitées, de façon à dégager les éléments de généralisation de la démarche. Ceci permet d'envisager l'application des différents résultats obtenus à des problématiques concrètes telles que la prédiction de la durée de vie de nouveaux composants
Author: Charles Petry Publisher: ISBN: 9782110959409 Category : Languages : fr Pages : 238
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Les chargements thermomécaniques caractéristiques des moteurs de fusée sont souvent complexes et induisent, en particulier, des fluctuations rapides et importantes de la température. Dans ce contexte, la qualification du comportement des matériaux métalliques requiert la mise en oeuvre d'une approche cohérente avec les différentes réponses observées expérimentalement sur une large gamme de température. Celle ci est appliquée, dans notre étude, à la modélisation du comportement élasto viscoplastique et de l'endommagement de deux alliages utilisés dans l'industrie aérospatiale : l'Inconel 600 et le Narloy Z. Les spécificités relatives aux différentes étapes de caractérisation expérimentale, modélisation et identification des modèles sont explicitées, de façon à dégager les éléments de généralisation de la démarche. Ceci permet d'envisager l'application des différents résultats obtenus à des problématiques concrètes telles que la prédiction de la durée de vie de nouveaux composants
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L'OBJET DE CE TRAVAIL EST LA CARACTERISATION ET LA MODELISATION DES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT SURVENANT AU SEIN D'UN ALLIAGE D'ALUMINIUM DESTINE A LA FABRICATION DE BOITES BOISSON. DES ESSAIS MECANIQUES SIMPLES ASSOCIES A DES MESURES PICNOMETRIQUES SONT MENES POUR QUANTIFIER EXPERIMENTALEMENT L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT DU MATERIAU AU COURS DE SA DEFORMATION. L'ANALYSE D'IMAGES DE MICROGRAPHIES DU MATERIAU PERMET DE CARACTERISER GEOMETRIQUEMENT LES PARTICULES DE SECONDE PHASE DE L'ALLIAGE RESPONSABLES DE SON ENDOMMAGEMENT. CES TRAVAUX MONTRENT QUE L'ENDOMMAGEMENT DE LA TOLE RESULTE PRINCIPALEMENT DE MECANISMES DE CROISSANCE DE CAVITES DE FRAGMENTATION ET DE DECOHESION FORMEES AU COURS DES OPERATIONS DE LAMINAGE, ET DE MANIERE SECONDAIRE DE MECANISMES DE GERMINATION DE NOUVELLES CAVITES AU COURS DE SA DEFORMATION ULTERIEURE. DEUX APPROCHES MECANIQUES COMPLEMENTAIRES SONT PROPOSEES POUR TRADUIRE CES OBSERVATIONS EXPERIMENTALES. UN CALCUL DE LOCALISATION EN ELASTOPLASTICITE INCREMENTALE MODELISANT CHAQUE ENSEMBLE PARTICULE PLUS CAVITE COMME UNE INCLUSION EQUIVALENTE ET NE DETAILLANT PAS LA MORPHOLOGIE DE CHAQUE CAVITE PAR RAPPORT A LA PARTICULE QUI LUI EST ASSOCIEE EST DEVELOPPE. IL PERMET DE SIMULER CORRECTEMENT LES EVOLUTIONS DE DENSITE RELATIVE EXPERIMENTALES ET PRESENTE L'AVANTAGE DE POUVOIR PRENDRE EN COMPTE D'EVENTUELS MECANISMES DE GERMINATION DE CAVITES AINSI QUE DES EFFETS D'ANISOTROPIE ET DE TEXTURE DE LA MATRICE. UNE SECONDE APPROCHE COUPLANT UN CALCUL PAR ELEMENTS FINIS TRIDIMENSIONNELS ET UN MODELE MACROSCOPIQUE D'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT DU MATERIAU EST AUSSI PRESENTEE. ELLE PERMET DE PRENDRE EN COMPTE LA MORPHOLOGIE DES PARTICULES ET DES CAVITES AINSI QUE LEURS INTERACTIONS AVEC LA MATRICE ENVIRONNANTE. DIFFERENTES CONDITIONS DE CHARGEMENT CORRESPONDANT A DIFFERENTS TAUX DE TRIAXIALITE APPLIQUES AU MILIEU SONT SIMULEES ET REVELENT UN COMPORTEMENT DIFFERENT DES CAVITES EN FONCTION DE LEUR NATURE. LE COUPLAGE DE CETTE ETUDE AVEC UN MODELE MACROSCOPIQUE TENANT COMPTE DE L'ANISOTROPIE D'ORIENTATION DES PARTICULES ENDOMMAGEES PERMET ALORS DE SIMULER DE MANIERE SIMPLE LES EVOLUTIONS D'ENDOMMAGEMENT EXPERIMENTALES
Author: Vincent Gaffard Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 379
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L’étude réalisée avait pour objectif d’identifier expérimentalement et de modéliser le comportement, l’endommagement et la rupture en fluage haute température (typiquement dans le domaine de température 450°C - 650°C) de composants soudés en acier 9Cr1Mo-NbV.Pour cette étude, le métal de base a d’abord été étudié comme matériau de référence. Il est notamment démontré que les résultats expérimentaux à 1000 heures ne peuvent pas être utilisés, comme il est usuel de le faire, pour prédire la durée de vie en fluage à 100000 heures. La raison de cette impossibilité est l’existence d’un changement de mécanisme de comportement et d’endommagement aux temps longs. Pour représenter ce changement de mécanisme, un modèle de fluage couplant comportement et endommagement et intégrant plusieurs mécanismes de déformation a été développé suivant les développements de la mécanique des milieux poreux initiés par Gurson. Le modèle a été identifié sur la base de résultats expérimentaux sur diverses géométries d’éprouvettes permettant notamment de prendre en compte les effets de la triaxialité sur le développement de l’endommagement.L’attention a ensuite été portée à la tenue en fluage des composants soudés qui présentent une résistance au fluage très inférieure à celle du métal de base due à la faiblesse de la zone affectée thermiquement (ZAT). D’une part, le soudage induit des modifications métallurgiques et donc des modifications locales des propriétés mécaniques du métal de base : c’est un effet matériau. D’autre part, les différences de propriétés mécaniques rendent complexes l’état de chargement de l’assemblage soudé : c’est un effet de structure.
Author: Xiongjie Liu Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Au cours des deux dernières décennies, l'essai d'indentation à haute température a été développé progressivement afin de satisfaire aux exigences industrielles de plus en plus importantes. Pour garantir un bon niveau de précision des mesures, il faut résoudre les problèmes notamment associés à la température élevée tels que le choix du matériau de la pointe, la stabilité thermique du système, la conception du chauffage, etc. Cette thèse s'inscrit dans la problématique du développement de la méthodologie de l'essai d'indentation à haute température pour caractériser les matériaux métalliques. Une attention particulière a été accordée à la recherche des matériaux candidats pour la pointe et à la détermination des plages de forces et de pénétrations utilisées au bon fonctionnement d'un indenteur. Les analyses éléments finis nous aident d'étudier l'influence de défauts tels que la présence d'un revêtement mince et celle d'un défaut d'alignement entre l'axe d'indentation et la surface d'échantillon. Pour trouver un bon matériau de pointe, il est nécessaire de tester la stabilité géométrique et chimique de différents matériaux candidats pouvant remplacer le diamant à haute température. La collaboration avec la société suisse Anton Paar, qui se spécialise dans la fabrication des machines de mesure pour la caractérisation mécanique d'une grande variété de matériaux, permet de développer un nouvel équipement de micro- et nano-indentation à haute température. En utilisant le nouvel dispositif, nous avons pu réaliser des essais d'indentation pour caractériser des propriétés mécaniques de différents matériaux et vérifier la stabilité thermique de cet instrument.
Author: Francis Doubax Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 281
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Le comportement sous choc de l'acier mars 1990 jusqu'a une contrainte de compression de 60 gpa ainsi que son endommagement en traction dynamique ont ete etudies au moyen d'essais d'impact de plaques et d'une metrologie de type visar. Les resultats experimentaux montrent que cet acier martensitique presente, comme le fer, une transformation polymorphique pour une contrainte voisine de 13 gpa. A partir de ces donnees, un modele thermodynamiquement coherent de cette transformation a ete mis en oeuvre. Les caracteristiques essentielles de cette transformation (reversibilite, hysteresis, evolution graduee, cinetique) ont ete integrees dans ce modele, qui a ete ensuite valide par des confrontations entre l'experience et le calcul numerique. En ce qui concerne l'endommagement dynamique de cet acier, la recherche bibliographique nous a oriente vers un modele base sur la nucleation et la croissance de microfissures. Les parametres de ce modele ont ete identifies a partir de confrontations entre les resultats experimentaux et les resultats numeriques. On s'est appuye pour cela, sur les resultats obtenus au cours d'une etude parametrique prealable. L'aboutissement de ce travail de these a ete de montrer l'influence de la transformation polymorphique sur l'endommagement dynamique de cet acier. Il a ainsi ete etabli que le regime de propagation d'onde specifique a la transformation polymorphique modifiait les contraintes de traction generees dans le materiau et donc l'intensite de l'endommagement en resultant
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ON PROPOSE DE NOUVELLES LOIS DE COMPORTEMENT THERMOMECANIQUES PERMETTANT DE MIEUX RENDRE COMPTE DES PHENOMENES ENERGETIQUES ET THERMIQUES LORS DE PROCESSUS QUASI-STATIQUE DE DEFORMATION DE MATERIAUX METALLIQUES. ON CHOISIT DE PRENDRE LES PARAMETRES D'ECROUISSAGE FONCTION DES FORCES THERMODYNAMIQUES CE QUI DIFFERE DU CHOIX CLASSIQUE OU LES PARAMETRES SONT LES FORCES ELLES-MEMES. CES NOUVELLES LOIS SONT INTEGREES DANS UN MODE DE CALCUL PAR ELEMENTS FINIS, PERMETTANT DE DETERMINER EN PETITES TRANSFORMATIONS LES CHAMPS DE DEPLACEMENT, DE DEFORMATION ET DE CONTRAINTE, AINSI QUE LES QUANTITES DE CHALEUR MISES EN JEU LORS DE SOLLICITATIONS MECANIQUES COMPLEXES. LES PREVISIONS MECANIQUES, ENERGETIQUES ET THERMIQUES DE CES NOUVEAUX MODELES ET DES MODELES CLASSIQUES SONT CONFRONTES AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX ACQUIS LORS D'ESSAIS CYCLIQUES A DEFORMATION IMPOSEE SUR TROIS ALLIAGES CLASSIQUES. LES NOUVELLES LOIS DONNENT UNE MEILLEURE APPROCHE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX
Author: Bruno Barlas (ingénieur).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 300
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CETTE ETUDE A POUR BUT DE DETERMINER L'INFLUENCE DE LA COMPOSITION CHIMIQUE ET DU TRAITEMENT THERMIQUE D'ALLIAGES D'ALUMINIUM DE FONDERIE AL-SI-CU-MG SUR LEUR COMPORTEMENT ET LEUR DUREE DE VIE EN FATIGUE. L'APPLICATION INDUSTRIELLE DE CETTE ETUDE CONCERNE LES CULASSES DE MOTEURS DIESEL A HAUT RENDEMENT, POUR LES SOCIETES RENAULT ET MONTUPET. LES MOYENS MIS EN ŒUVRE SONT A LA FOIS MICROSCOPIQUES (MET, MICRODURETE, ANALYSE D'IMAGE), MECANIQUES (ESSAIS LCF ET ANISOTHERMES, MACRODURETE) ET NUMERIQUES (SIMULATION DE LA STABILITE DES PHASES DURCISSANTES, IDENTIFICATION DU MODELE DE COMPORTEMENT ET D'ENDOMMAGEMENT, APPLICATION AU CALCUL DE LA DUREE DE VIE DE LA CULASSE). LE LIEN ENTRE LES PARTIES MICRO ET MACRO EST REALISE AU TRAVERS D'UNE VARIABLE INTERNE MICROSCOPIQUE DE VIEILLISSEMENT BASEE SUR LA CROISSANCE/COALESCENCE DE LA PRECIPITATION ET IMBRIQUEE DANS LE MODELE MACROSCOPIQUE.
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Ce travail s'inscrit dans une stratégie d'investigation expérimentale et numérique des mécanismes d'enlèvement de la matière lors de l'usinage de l'alliage de titane Ti-6Al-4V. Il aborde un problème complexe, fortement couplé, faisant intervenir la thermique et la mécanique aux petites échelles (micrométrique). Le manque de moyens de mesure dédié à ces échelles de temps et de l'espace (phénomènes rapides et très locaux) ne permet pas, à ce jour, d'appréhender précisément les phénomènes thermomécaniques mis en jeu pendant la formation de copeau. De ce fait, un dispositif spécifique, appelé VISIR, répondant à cette problématique a été mis en place. La partie expérimentale s'est donc orientée vers une compréhension plus fine des mécanismes d'enlèvement de la matière. Elle a notamment permis de mettre en évidence l'évolution de grandeurs mécaniques et thermiques durant la formation des festons mais surtout le couplage entre la température et la vitesse de déformation. Basée sur les constatations expérimentales, une étude du comportement thermomécanique de cet alliage a été mis en place. Des essais en cisaillement dynamique à travers des éprouvettes chapeau ont permis d'identifier par méthode inverse une nouvelle loi de comportement couplée en température et en vitesse de déformation. De plus, une étude de l'endommagement s'est appuyée sur l'identification et l'évaluation de huit critères communément utilisés dans le domaine de mise en forme a permis de proposer une nouvelle loi, inspirée du critère de Tresca, couplée au comportement. L'intégralité de ces formulations couplée à un modèle de frottement Stick-Slip ont enfin été implémentés dans un modèle EF 3D. La confrontation expérimentale/numérique en termes de grandeurs mécaniques et thermiques a révélé la robustesse et l'aspect prédictif du modèle EF développé. Enfin, les résultats de cette étude ont permis de développer une discussion détaillée sur les mécanismes d'enlèvement de la matière et plus particulièrement les complexes trajet des fissurations.
Author: Charles Petry
Author: Charles Petry
Author: Sébastien Vincent
Author: Ali Slimani
Author: STEPHANE.. FAVIER
Author: Vincent Gaffard
Author: Xiongjie Liu
Author: Francis Doubax
Author: Nour-Eddine Malal
Author: Bruno Barlas (ingénieur).)
Author: Mahmoud Harzallah