Incompatibilité du réseau cristallin et organisation collective des dislocations

Lattice incompatibility and collective behavior of dislocations

• Auteur / Autrice : Vincent Taupin
• Direction : Claude Fressengeas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 26/10/2007
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMM - Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux - FRE 3236
• Jury : Président / Présidente : Ladislas P. Kubin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Armand J. Beaudoin, Yves Bréchet, Paul Duval, Samuel Forest, Mikhail Lebedkin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dislocations dans les cristaux

Mots clés libres

Dislocations en excès

Solides cristallins

Résumé

Une théorie multi-échelles des champs de dislocations dans les solides cristallins a été étudiée dans différents cas où la distribution des dislocations est telle que leur champ de contraintes internes soit significatif devant le champ de contraintes appliquées. Cette théorie couple les dynamiques des densités de dislocations statistiques et des dislocations en excès. Ces dernières accommodent les gradients de distorsion plastique et génèrent les champs de contraintes internes. Un modèle 2D a été introduit. Sa première application a été l'intermittence de la plasticité. Ce phénomène est lié aux contraintes internes, qui, associées à l'équation de transport, organisent un mouvement collectif des dislocations, sous forme d'avalanches rapides et localisées. Le modèle a ensuite décrit le fluage en torsion de la glace monocristalline. Les dislocations vis basales en excès accommodent sa déformation. Un effet de taille adoucissant lorsque le rayon est réduit et le comportement original en torsion inverse ont été interprétés. Le modèle a étudié ensuite l'évolution des structures de dislocations lors du vieillissement de monocristaux de glace déformés par fluage en compression. La relaxation des contraintes internes lors du vieillissement augmente la vitesse de fluage alors que l'annihilation des structures reste négligeable. Le modèle a enfin montré que les contraintes internes, générées lors de la propagation d'une bande de Lüders dans les aciers doux, évitent la formation d'une nouvelle bande après vieillissement si le sens de déformation est inversé. Les contraintes internes, associées à l'équation de transport, entraînent la propagation de la bande

A field dislocation theory was studied in various plasticity problems where the dislocation distribution involves internal stresses of the order of applied stress field. This theory couples the dynamics of statistical and excess dislocation densities. The latter accommodate plastic distortion gradients and generate internal stress fields. A 2D model was introduced. As a first application, it reproduced the intermittency of plasticity. This phenomenon is linked to internal stresses which, associated with transport equation, lead to a collective movement of dislocations, in the form of fast and localized avalanches. The model then described the torsion creep of ice single crystals. Excess basal screw dislocations accommodate its deformation. A softening size effect with decreasing radius and the original behavior in reversed torsion were also reproduced. The model then studied the evolution of dislocation structures during the aging of ice single crystals deformed in compression creep. Internal stresses relaxation increase creep rate while dislocation structure annihilation remains negligible. The model finally showed that internal stresses generated during the propagation of a Lüders band in mild steels avoid the nucleation of a new band after aging if the sense of straining is reversed. Internal stresses, associated with transport equation, are responsible for band propagation