Étude de la tenue en fatigue thermomécanique d'un alliage à mémoire de forme type Cu-Al-Ni PDF Download
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NOTRE TRAVAIL A CONSISTE EN L'ETUDE D'UN ALLIAGE CU-13,5%, PDS AL-4% PDS NI DONT LES POINTS DE TRANSFORMATION SONT M#S10=58C ET A#S90=62C. APRES AVOIR DEFINI UN TRAITEMENT DE BETATISATION PERMETTANT UNE BONNE REPRODUCTIBILITE DES TEMPERATURES DE TRANSFORMATION, PUIS AYANT VALIDE LE BON COMPORTEMENT DE NOTRE ALLIAGE DURANT LE VIEILLISSEMENT A HAUTE TEMPERATURE, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A SA TENUE EN FATIGUE THERMOMECANIQUE DE COMPRESSION. NOUS AVONS MIS AINSI EN EXERGUE DIFFERENTS POINTS: MEME SOUS FORTE CONTRAINTE, L'ALLIAGE TIENT AU-DELA DES 10000 CYCLES; L'EFFET MEMOIRE RECUEILLI DEPEND LINEAIREMENT DE LA CONTRAINTE APPLIQUEE JUSQU'A UNE CERTAINE LIMITE, PUIS SATURE AU-DELA; L'APPLICATION D'UN PRE-TRAITEMENT MECANIQUE AUGMENTE FORTEMENT LE NIVEAU DE L'EFFET-MEMOIRE RECUEILLI; L'UTILISATION D'UNE BUTEE LIMITANT MECANIQUEMENT L'ECRASEMENT DE L'ALLIAGE A BASSE TEMPERATURE PERMET D'AMELIORER LA REPONSE A HAUTE TEMPERATURE; LES TEMPERATURES DE TRANSFORMATION DE L'ALLIAGE EVOLUENT TRES LEGEREMENT A LA BAISSE LORS DU CYCLAGE THERMOMECANIQUE. CES RESULTATS ONT ETE CONFIRMES LORS D'ESSAIS DE FLEXION DOUBLE MENES PAR LE MEME ALLIAGE. POUR CONCLURE CE TRAVAIL NOUS AVONS INTERPRETE CES RESULTATS DE FATIGUE THERMOMECANIQUE EN TERMES DE CREATION DE DEFAUTS MICROSTRUCTURAUX ET D'EXISTENCE DE CONTRAINTES INTERNES.
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NOTRE TRAVAIL A CONSISTE EN L'ETUDE D'UN ALLIAGE CU-13,5%, PDS AL-4% PDS NI DONT LES POINTS DE TRANSFORMATION SONT M#S10=58C ET A#S90=62C. APRES AVOIR DEFINI UN TRAITEMENT DE BETATISATION PERMETTANT UNE BONNE REPRODUCTIBILITE DES TEMPERATURES DE TRANSFORMATION, PUIS AYANT VALIDE LE BON COMPORTEMENT DE NOTRE ALLIAGE DURANT LE VIEILLISSEMENT A HAUTE TEMPERATURE, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A SA TENUE EN FATIGUE THERMOMECANIQUE DE COMPRESSION. NOUS AVONS MIS AINSI EN EXERGUE DIFFERENTS POINTS: MEME SOUS FORTE CONTRAINTE, L'ALLIAGE TIENT AU-DELA DES 10000 CYCLES; L'EFFET MEMOIRE RECUEILLI DEPEND LINEAIREMENT DE LA CONTRAINTE APPLIQUEE JUSQU'A UNE CERTAINE LIMITE, PUIS SATURE AU-DELA; L'APPLICATION D'UN PRE-TRAITEMENT MECANIQUE AUGMENTE FORTEMENT LE NIVEAU DE L'EFFET-MEMOIRE RECUEILLI; L'UTILISATION D'UNE BUTEE LIMITANT MECANIQUEMENT L'ECRASEMENT DE L'ALLIAGE A BASSE TEMPERATURE PERMET D'AMELIORER LA REPONSE A HAUTE TEMPERATURE; LES TEMPERATURES DE TRANSFORMATION DE L'ALLIAGE EVOLUENT TRES LEGEREMENT A LA BAISSE LORS DU CYCLAGE THERMOMECANIQUE. CES RESULTATS ONT ETE CONFIRMES LORS D'ESSAIS DE FLEXION DOUBLE MENES PAR LE MEME ALLIAGE. POUR CONCLURE CE TRAVAIL NOUS AVONS INTERPRETE CES RESULTATS DE FATIGUE THERMOMECANIQUE EN TERMES DE CREATION DE DEFAUTS MICROSTRUCTURAUX ET D'EXISTENCE DE CONTRAINTES INTERNES.
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AFIN DE DECELER TOUTES LES SOURCES D'EVOLUTION DE L'EFFET MEMOIRE DOUBLE SENS OBSERVE DANS LE CU-AL-NI, NOUS AVONS ETUDIE EN PARALLELE LE VIEILLISSEMENT PUREMENT THERMIQUE DE CET ALLIAGE HAUTE TEMPERATURE ET SON COMPORTEMENT EN FATIGUE THERMOMECANIQUE. LES ETUDES EXPERIMENTALES DES VIEILLISSEMENTS EN PHASE BETA ET EN MARTENSITE ONT PERMIS DE DEFINIR LES CINETIQUES D'EVOLUTION ET DE PROPOSER DES HYPOTHESES QUANT AUX PHENOMENES MIS EN JEU. L'ETUDE EXPERIMENTALE DU COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE A CONSISTE A OBSERVER LES EVOLUTIONS DE L'EFFET MEMOIRE DOUBLE SENS AU COURS DU CYCLAGE THERMIQUE SOUS L'EFFET D'UNE CONTRAINTE OU SANS CONTRAINTE APRES EDUCATION; BON NOMBRE DE PARAMETRES EXPERIMENTAUX ONT ETE EXPLORES AFIN DE DEFINIR LEUR INFLUENCE SUR LE COMPORTEMENT EN FATIGUE THERMOMECANIQUE
Author: Henri Pham Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 187
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ON ETUDIE L'IMPORTANCE RELATIVE DES COUPLAGES THERMOMECANIQUES DANS LE COMPORTEMENT PSEUDOELASTIQUE DES ALLIAGES A MEMOIRE DE FORME. EN UTILISANT LES TECHNIQUES DE THERMOGRAPHIE-INFRAROUGE, CE COMPORTEMENT EST ANALYSE DURANT DES ESSAIS QUASI-STATIQUES UNIAXIAUX CHARGE-DECHARGE, SUR UN ALLIAGE DE TYPE CU-ZN-AL, A TEMPERATURE AMBIANTE CONSTANTE. LA TRANSITION DE PHASE AUSTENITEMARTENSITE APPARAIT ALORS COMME UN PROCESSUS NON-ISOTHERME, DURANT LEQUEL LA DISSIPATION INTRINSEQUE PEUT ETRE NEGLIGEE EN PREMIERE APPROXIMATION. DES SIMULATIONS NUMERIQUES REALISEES A PARTIR DE MODELES RECENTS DONNENT, SOUS L'HYPOTHESE DE TRANSFORMATION NON-ISOTHERME ET NON-DISSIPATIVE, DES REPONSES MECANIQUE, THERMIQUE ET ENERGETIQUE, POUR LE COMPORTEMENT PSEUDOELASTIQUE, COMPARABLES A CELLES OBTENUES EXPERIMENTALEMENT. PAR AILLEURS, ON PROPOSE UNE GENERALISATION DE LA DEMARCHE CONSISTANT A DECRIRE LES CHANGEMENTS DE PHASE A PARTIR DES PROPRIETES DE LA DISSIPATION INTRINSEQUE. L'INTERET DE LA METHODE EST LA POSSIBILITE DE MODELISER DES PHENOMENES DE TRANSITION DE PHASE DISSIPATIFS.
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AU COURS DE CE TRAVAIL, NOUS AVONS ETUDIE LA FATIGUE DE DEUX ALLIAGES A MEMOIRE DE FORME INDUSTRIEL DE TYPE CUZNAL ET TINICU. LES ECHANTILLONS ONT ETE TESTES EN EFFET MEMOIRE DE FORME DOUBLE SENS ASSISTE (CYCLAGE THERMIQUE SOUS CONTRAINTE CONSTANTE) ET EN EFFET SUPERELASTIQUE (CYCLAGE MECANIQUE ISOTHERME) A L'AIDE D'UNE MACHINE DE TRACTION SPECIALEMENT CONCUE A CET EFFET. DES PARAMETRES TELS QUE LA DUREE DE VIE, LA DEFORMATION LIEE A LA TRANSFORMATION, LA DEFORMATION NON RECOUVRABLE, L'EVOLUTION DE L'ENTHALPIE ET DES TEMPERATURES DE TRANSFORMATION ONT ETE ETUDIES. IL APPARAIT QUE, DANS LE CADRE DE L'EFFET MEMOIRE DOUBLE SENS ASSISTE, ON PEUT DEFINIR TROIS TYPES DE COMPORTEMENT DEPENDANT DE LA CONTRAINTE APPLIQUEE. LORS DE L'ETUDE DE L'EFFET SUPERELASTIQUE, LE COMPORTEMENT DES ALLIAGES EST RELATIVEMENT INDEPENDANT DE LA TEMPERATURE DE TEST, CE PARAMETRE POUVANT ETRE CONSIDERE ALORS COMME UN CRITERE DE SEVERITE. NOUS AVONS COMPARE LES RESULTATS OBTENUS SELON LE TYPE D'ALLIAGE. LA DIFFERENCE MAJEURE ENTRE LES DEUX ALLIAGES ETUDIES REPOSE SUR TROIS POINTS: - LE TINICU SUPPORTE DES CONTRAINTES PLUS ELEVEES QUE LE CUZNAL, - L'EFFET MEMOIRE DOUBLE SENS OBTENU ENFIN D'ESSAI DE FATIGUE EST PLUS FAIBLE DANS LE CAS DU TINICU QUE DANS CELUI DU CUZNAL, - LA RUPTURE DU TINICU EST DUCTILE, ALORS QU'ELLE SE DECOMPOSE EN DEUX STADES POUR LE CUZNAL, PROPAGATION LENTE DE FISSURE ET ARRACHEMENT
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CE TRAVAIL CONSTITUE UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DU COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE D'ALLIAGES A MEMOIRE DE FORME DE TYPE NITI. L'ETUDE EXPERIMENTALE EFFECTUEE A PORTE SUR DEUX TYPES DE SOLLICITATIONS MECANIQUES ET THERMIQUES HOMOGENES, A SAVOIR, TRACTION UNIAXIALE ET CISAILLEMENT SIMPLE. POUR CE FAIRE, IL A ETE CONCU ET REALISE DEUX MACHINES D'ESSAIS SPECIFIQUES, A TEMPERATURE CONTROLEE PAR UN BAIN D'HUILE SILICONE THERMOSTATE. DANS LE CADRE DE L'ETUDE DE DEUX ALLIAGES NITI SOUS FORME DE TOLES, L'EXPLOITATION DES MOYENS EXPERIMENTAUX A PERMIS DE COMPARER LES COMPORTEMENTS THERMOMECANIQUES DE TRACTION ET DE CISAILLEMENT, DE DETERMINER LES COMPORTEMENTS MONOTONES ET CYCLIQUES POUR TOUTE LA GAMME DE TEMPERATURE CONCERNEE PAR LA TRANSFORMATION MARTENSITIQUE, DE REALISER DES ESSAIS D'EFFET MEMOIRE SIMPLE ET DE TRANSFORMATION ASSISTEE SOUS CHARGE. L'ETUDE THEORIQUE EST SCINDEE EN DEUX PARTIES. UNE PREMIERE CONTRIBUTION PORTE SUR LES POSSIBILITES D'APPLICATION DU SCHEMA THEORIQUE D'ELASTOHYSTERESIS AU CAS DE LA MODELISATION DU COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE D'UN ALLIAGE DONNE NITI. L'IDENTIFICATION DE LA LOI DE COMPORTEMENT A ETE REALISEE A PARTIR D'ESSAIS ISOTHERMES DE CISAILLEMENT, EN UTILISANT UN NOMBRE REDUIT DE PARAMETRES POSSEDANT TOUS UNE SIGNIFICATION PHYSIQUE. LES PRINCIPAUX EFFETS OBSERVES EXPERIMENTALEMENT LORS D'ESSAIS DE VALIDATION NON ISOTHERMES SONT A LA FOIS QUALITATIVEMENT ET QUANTITATIVEMENT BIEN MODELISES, EN PARTICULIER LORS DU PREMIER CYCLE EN TEMPERATURE. CETTE ETUDE A SOULIGNE LES LIGNES DE RECHERCHE A DEVELOPPER POUR DECRIRE DE MANIERE PLUS REALISTE LA CORRESPONDANCE ENTRE LES HYSTERESIS THERMIQUE ET MECANIQUE. ENFIN, LA SECONDE PARTIE DE L'ETUDE THEORIQUE A PERMIS D'APPORTER DES ELEMENTS DE COMPREHENSION SUR L'ORIGINE DE L'EFFET MEMOIRE DOUBLE SENS, INDIQUANT AINSI LES DEVELOPPEMENTS FUTURS A ENVISAGER AU MODELE D'ELASTOHYSTERESIS
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Les alliages à mémoire de forme (AMF) possèdent des propriétés qui leurs permettent d'être utilisées comme activateurs électriques ou thermiques. Cependant deux problèmes se présentent : le contrôle du mouvement et l'évolution ou dégradation des propriétés vis-à-vis de la fatigue sous charge du travail. L'alliage Ti-Ni-Cu est considéré, par sa transformation en une seule étape et à sa faible hystérésis thermique, comme un des alliages prometteurs parmi les alliages à basse Ti-Ni dans ce domaine d'application. Récemment une machine de fatigue a été développée par De Araujo C. à l'INSA de Lyon, pour étudier les fils Ti-Ni-Cu5% et l'effet de la fatigue sur les principales propriétés de l'alliage pouvant affecter le comportement du fil comme activateur. Cependant, cette étude a été effectuée pour un seul état microstructural. Dans ce travail de recherche nous avons étudié le comportement des fils Ti-Ni-Cu5% pour différents traitements thermomécaniques (déformation plastique + recuit). Cinq traitements thermiques différents ont été utilisés, pour chacun desquels une étude détaillée du comportement en fatigue a été conduite : évolution des cycles déformation-température avec mesure couplée de résistivité électrique, jusqu'à rupture du matériau et pour diverses contraintes de traction de 0 à 350 MPa. Les résultats ont permis de sélectionner les traitements thermomécaniques les mieux adaptés pour l'application en activateur. Pour effectuer ce travail la machine de fatigue mentionnée plus haut a été utilisée après quelques améliorations. Pour étayer les résultats d'autres techniques ont été utilisées telles que le pouvoir thermoélectrique (PTE), la microdureté et la microscopie électronique.
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Il est bien connu que les alliages à mémoire de forme (AMF) sont considérés comme une classe particulière de matériaux qui peuvent retrouver une forme préalablement définie par simple chauffage. Cette propriété remarquable, appelée effet mémoire de forme, peut être exploitée dans la conception d'applications originales afin de trouver les solutions intéressantes aux problèmes rencontrés dans divers champs industriels. Dans notre travail, nous proposons une loi constitutive tridimensionnelle thermomécanique adaptée aux alliages à mémoire de forme à base de fer. Elle tient compte de l'effet de la transformation martensitique et des mécanismes de glissement plastique et leurs interactions. La formulation adoptée est basée sur une description micromécanique simplifiée. La comparaison entre les forces motrices et les forces critiques d'activation des mécanismes mis en jeu nous ont permis de déterminer le type de comportement induit pour un niveau de chargement donné. Nous avons adopté le schéma implicite d'intégration de Newton-Raphson pour la résolution de ce système. Les résultats obtenus pour des chargements thermomécaniques sont comparés à ceux obtenus expérimentalement.
Author: Driss El khoukhi Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Ces travaux de thèse portent sur la tenue en fatigue d'alliages Al-Si de fonderie pour des applications dans l'automobile. Ils concernent plus précisément (i) l'effet des hétérogénéités microstructurales sur la dispersion en tenue en FGNC et (ii) leurs rôles sur les effets d'échelle et de gradient de contrainte. Les hétérogénéités microstructurales caractéristiques de cette famille de matériau sont la matrice d'aluminium, les inclusions (particules de silicium, intermétalliques) et les défauts de fonderie (films d'oxyde et porosités). L'expérience montre que les pores et les oxydes sont des facteurs du premier ordre. Ils sont également responsables des effets d'échelle, de gradient de contrainte et de la grande dispersion observée. Afin de comprendre le rôle des caractéristiques de la population de défauts (densité et distribution en taille des pores), sur l'intensité de ces phénomènes, une vaste étude expérimentale avec plus de 220 éprouvettes est menée en utilisant deux alliages d'aluminium de fonderie issus de procédés de fonderie distincts (alliage A (AS7U0,5G0,3 K T7) et alliage B (AS7G0,3 PMP T7)). La principale différence entre ces deux concerne les caractéristiques de la population de défauts. Les essais de FGNC à R=0.1 sont conduits avec un seul mode de chargement. Il s'agit d'un chargement uni-axial en traction avec deux types d'éprouvettes. Des éprouvettes lisses pour la caractérisation des effets d'échelle et des éprouvettes entaillées pour la caractérisation des effets de gradient. La méthode de volume le plus contraint est utilisée dans l'analyse conjointe des deux effets.Une démarche de modélisation probabiliste pour la prédiction de la tenue en fatigue basée sur la théorie de Monte-Carlo est ensuite développée. Elle repose sur (i) la génération numérique des défauts en utilisant la loi de Poisson, (ii) l'utilisation des statistiques des extrêmes pour extraire les défauts critiques et (iii) l'utilisation du diagramme de Kitagawa-Takahashi pour générer les distributions en résistance. Cette approche conduit à des résultats en accord avec l'expérience et permet la prédiction de la limite d'endurance avec une erreur inférieure à 5% pour les différents lots.Enfin, une étude complémentaire est menée afin d'évaluer l'effet de la différence de teneur en Cu sur le comportement en fatigue. Il est prouvé que le Cu a un effet négligeable sur la tenue en fatigue dans ce cas d'étude. La même étude a permis d'analyser l'effet de microstructure sur le comportement des fissures courtes. Les résultats sont en accord avec d'autres travaux de la littérature.
Author: Benjamin Bassaw Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 208
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DES ESSAIS DE TRACTION-COMPRESSION DANS LE DOMAINE DE FATIGUE PLASTIQUE ONT REVELE LA GRANDE STABILITE CYCLIQUE DU MATERIAU. ANALYSE DES CONDITIONS D'AMORCAGE ET DE PROPAGATION DES FISSURES. MISE EN EVIDENCE DU ROLE DES DEFAUTS DE FRITTAGE OU DES INCLUSIONS. DES ESSAIS DE FISSURATION SONT EFFECTUES DANS LE DOMAINE DES MOYENNES ET BASSES VITESSES EN CONSIDERANT L'EFFET DU RAPPORT DE CHARGE ET DE L'ENVIRONNEMENT. DESCRIPTION PAR LA MECANIQUE LINEAIRE DE RUPTURE DU COMPORTEMENT DES MICROFISSURES
Author: Florent Trivero
Author: Florent Trivero
Author: PASCALE.. RODRIGUEZ
Author: Henri Pham
Author: MARIE-JOSE.. BIGEON
Author: Pierre-Yves Manach
Author: Enrique Lopez-Cuellar
Author: Fatma Jemal Ellouze
Author: Driss El khoukhi
Author: Benjamin Bassaw
Author: Jean Vaerman