Propriétés mécaniques et modélisation multiéchelle de l'effet de taille dans les polycristaux nanométriques

Mechanical properties and multi scale modelling of the size effect in the polycrystalline nanomaterials

• Auteur / Autrice : Sâd Benkassem
• Direction : Mohamed Cherkaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMM - Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux - FRE 3236

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse multiéchelle

Propriétés mécaniques

Cristaux

Mots clés libres

Nanomatériaux

Effet de taille

Stick-slip

Résumé

La contrainte d'écoulement des matériaux cristallins dépend de la taille des grains selon la loi de Hall-Petch. Dans ce travail, une modélisation multiéchelle de l'effet de taille utilisant la méthode autocohérente généralisée sera présentée en vue de prédire le comportement viscoplastique d'un matériau nanocristallin cubique à face centrée. Dans notre démarche, on modélise séparément les mécanismes supposés actifs dans les nanomatériaux ce qui permet d'augmenter graduellement le raffinements de nos approches. Dans les modèles ainsi élaborés, l'inclusion représente le coeur du grain et la matrice représente le joint du grain et les triples jonctions réunis. Différentes approches seront discutées et étudiées afin de modéliser le comportement dit anormal des nanomatériaux. Nous verrons en particuliers le mécanisme de déformation plastique basée sur le glissement des dislocations, la diffusion de lacunes, le mécanisme d'émission et de pénétration de dislocations par les joints de grains et enfin le mécanisme de glissement des joints de grains où l'interface grain/joint de grains joue un rôle considérable lors du glissement pouvant engendrer la décohésion de l’interface par le mécanisme de stick-slip

The yield stress of crystalline materials depends on the grain size accordhg to the Hall-Petch relationship. In this work, a multi scale modeling of the effect of size using the generalized self-cbnsistent method will be presented in order to predict the viscoplastic behavior of nanocrystalline materials. In our step, one,models the supposed active mechanisms separately in the nanomatenals. In the models thus worked out, inclusion iegresents the grain core and the matrix represents the grain boundaries and triple junctions. Various approaches will be discussed and studied in order to mode1 the abnormal behavior of the nanocrystalline materials. 'We will study the dislocation glide mechanism as well as Coble creep the emission and penetration mechanism of dislocations by the grain boundaries and finally the grain boundaries sliding mechanism where the interface grain corelgrain boundary plays a considerable part of the slip which can generate the damage of the interface by stick-slip mechanism