Etude expérimentale et simulation numérique des mécanismes de plasticité dans les alliages de zirconium

Experimental study and numerical simulation of the plastic deformation of zirconium single crystals

• Auteur / Autrice : Cyril Lebon
• Direction : Xavier Feaugas, Laurent Dupuy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 16/12/2011
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences pour l'environnement Gay Lussac
• Jury : Président / Présidente : Brigitte Bacroix
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Dupuy, Olivier Castelnau, Christophe Déprés, Fabien Onimus
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Crépin, Ghiath Monnet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristaux -- Propriétés plastiques

Mécanique

Zirconium

Mots clés libres

Zirconium

Mécanismes de déformation

Plasticité cristalline

Cissions critiques

Dynamique des dislocations

Loi de comportement

Zirconium

Mechanisms of deformation

Crystalline plasticity

CRSS

Dislocation dynamic

Constitutive law

Résumé

Ce travail part du constat d’une part qu'il existe très peu de données expérimentales dans la littérature sur les monocristaux de zirconium et d’autre part qu’aucune loi de comportement monocristalline pour ce matériau n’est déterminée. L'objectif est donc de disposer d'une base de données expérimentale conséquente comme les cissions critiques pour le système prismatique, l'écrouissage, l'activation des systèmes de glissement et les volumes d'activation. Après avoir obtenu ces différents paramètres en utilisant la méthode de corrélation d'images, une approche multiéchelle a été mise en œuvre en s’appuyant d’une part sur la dynamique des dislocations et d’autre part sur des calculs par éléments finis. Une première loi de comportement monocristalline pour le zirconium est proposée et des simulations par éléments finis ont validé cette approche innovante.

There is only few experimental data in the literature on the zirconium single crystals and no constitutive laws for this single crystal material are provided. The goal of this work is then to create an exhaustive experimental database like the Critical Resolved Shear Stress (CRSS) for the prismatic slip, the strain-hardening, the activation of the prismatic glide system and the activation volumes. We determine theses parameters from image correlation method. Then, we develop a new multiscale approach using dislocations dynamics concept and finite element computations. Finally, a first single crystal constitutive law for the zirconium is proposed and a good agreement with the experimental data is obtained.