Etude par tomographie X et modélisation de l'endommagement de matériaux métalliques modèles

= Study by x-ray tomography and modelling of damage in model metal materials.

• Auteur / Autrice : Laurent Babout
• Direction : Éric Maire, Roger Fougères
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Weibull, Loi de

Éléments finis, Méthode des

Rupture, Mécanique de la

Composites

Tomographie

Résumé

La tomographie X permet de caractériser en volume et de manière non destructive l'endommagement des matériaux. A ce titre, elle a récemment ouvert de nouvelles perceptives par rapport aux techniques classiques utilisées jusqu'alors pour caractériser cet endommagement. Notre objectif a donc été de mettre en évidence grâce à cette technique les effets des propriétés élastoplastiques de la matrice et de la fraction volumique d'inclusions sur les premiers stades de l'endommagement lors d'essais de traction monotone sur des matériaux métalliques hétérogènes. Notre choix s'est porté sur des composites modèles : particules céramiques sphériques (ZrO2/SiO2) de taille peu dispersée et réparties de manière homogène, avec différentes fractions volumiques (4% et 20%), dans différentes matrices métalliques (aluminium pur commercial et alliage d'aluminium 2124). L'analyse quantitative fine des observations expérimentales a été mise à profit notamment pour identifier, à partir d'une approche théorique fondée sur le calcul de différents champs locaux présents dans les inclusions ou aux interfaces, les critères d'amorçage susceptibles de gouverner la rupture ou la décohésion.

X ray tomography is a non destructive technique which permits to characterise materials damage in three dimensions. Rightly, this technique opens new scientific views in relation to classical means used until now to study damage events. The aim of this work was to highlight thanks to this new technique the effect of matrix elastoplastic properties and reinforcement volume fraction on damage initiation during monotonic tensile tests in heterogeneous metal materials. Our choice was concerned with model composites : ceramic spherical particles with low scattered size homogeneously dispersed with different volume fraction (4% and 20%) in different metal matrixes (commercially pure aluminium and 2124 aluminium alloy). Meticulous quantitative analyses of experimental observations have been provided, in particular to identify, with a theoretical approach based on different local field calculations (stress, strain or energy) inside particles or at particle/matrix interface, initiation criteria which are able to govern particle cracking or debonding.