Du polycristal au multicristal : élaboration d'un mésoscope numérique pour une analyse locale en élastoviscoplasticité

From polycrystal to multicrystal : elaboration of a numerical mesoscope for an elasticviscoplastic local analysis

• Auteur / Autrice : Stéphane Heraud
• Direction : André Zaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique

Mots clés

Mots clés contrôlés

Élastoviscoplasticité

Polycristaux

Résumé

La compréhension des mécanismes d'endommagement et de rupture intergranulaire des aciers polycristallins passe par la connaissance des champs mécaniques à l'échelle d'ensemble de grains voisins. L'objet de la thèse est de les déterminer par simulation numérique grâce à un «mésoscope numérique». Celui-ci considère un motif multicristallin inclus dans un milieu homogène équivalent dont le comportement est celui, expérimental, de l'acier étudié. La résolution de ce problème passe par un code de calcul qui permet le calcul en grandes transformations de structures ayant un comportement thermo-élastoviscoplastique homogène, et d'une extension qui lui permet d'utiliser simultanément dans certains éléments des lois de comportement fondées sur une description des mécanismes cristallographiques de déformation. Nous étudions l'acier inox 316L(N) entre 550 et 650°C. Des lois de comportement spécifiques sont identifiées sur la base d'essais de traction monotone et de fluage monoaxial. Le calage sur l'expérience de la réponse simulée par éléments finis d'un agrégat isotrope d'un millier de grains permet l'identification des lois de comportement cristallines. La validation du mésoscope s'est effectuée sur une zone présentant des joints endommagés. La comparaison de la simulation via le mésoscope numérique et les observations en MEB et EBSD a pu mettre en évidence une corrélation entre l'endommagement intergranulaire et l'intensité de la contrainte normale aux joints de grains. Une autre problématique est celle de l'acier inox 321 qui présente un endommagement intergranulaire lié au vieillissement. Suivant le mésoscope, le durcissement de la loi de comportement dû au vieillissement influencerait peu la sollicitation des joints de grains. L'endommagement intergranulaire serait alors dû à une fragilisation intrinsèque des joints de grains. À travers ces applications le mésoscope numérique démontre la pertinence de son concept et laisse entrevoir des développements prometteurs.