Analyse du phénomène de rochet : essais et modélisation

Study of ratcheting effect : tests and modelisations

• Auteur / Autrice : Lynda Djimli
• Direction : Lakhdar Taleb, Salim Meziani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 21/06/2010
• Etablissement(s) : Rouen, INSA en cotutelle avec Université Mentouri (Constantine, Algérie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; ....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1996-....) - Laboratoire de Mécanique (Mentouri (Algérie))
• Jury : Président / Présidente : Ali Bouchoucha
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelwaheb Amrouche, Saïd Chekroud, Fekri Meftah

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optimisation mathématique

Acier inoxydable austénitique

Mots clés libres

Élastoplasticité

Rochet

Sur-écrouissage

Identification

Optimisation

Cyclic Plasticity

Ratcheting

Chaboche model

Parameters identification

Optimisation

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de l’étude de l’effet de l’identification des paramètres matériau sur la prévision du comportement cyclique. Une étude de l’effet de la pré-déformation sur la réponse du matériau vis à vis le rochet est aussi présentée. Pour cela deux types d’expériences ont été menés au sein de l’équipe Mécanique du Groupe de Physique des Matériaux (GPM, UMR 6634) à l’INSA de Rouen sur un acier inoxydable de type 304L : Les essais EXP1 contenant des essais à déformation imposée axiale et multiaxiale et des essais de rochet en une et deux phases. Ces essais sont tirés de la littérature et nous ont servi de base de donnée pour la réalisation des différentes étapes de l’identification. Les essais EXP2 contenant des essais de rochet après déformation imposée.Ils sont réalisés dans le cadre de cette étude et permettent l’étude de l’effet de la pré déformation sur le phénomène de rochet. L’identification des paramètres est faite‘’automatiquement’’ avec une méthode d’optimisation en utilisant des bases de données à complexité croissante. Les paramètres identifiés sont ensuite injectés dans des simulations qui seront superposées avec les courbes expérimentales. L’ensemble des simulations est fait avec le code de calcul Zébulon avec le choix du modèle de Chaboche. Les résultats obtenus montrent l’effet de la pré déformation sur le rochet selon les histoires, les mêmes conditions à contraintes imposées peuvent mener à différents comportements cycliques : Elastique et adaptation plastique dans d’autre cas. La pré-déformation précédente peut également mener à l'anisotropie du matériau conduisant à un faible rochet sous traction compression avec une contrainte moyenne nulle !L'étude précise également l'importance de la base de données expérimentale utilisée pour l'identification de paramètres. Le choix des essais devrait étroitement être lié aux équations constitutives du modèle choisis . À savoir, la présence des essais à déformation imposée non proportionnelle peut être non appropriée si le modèle ne peut pas tenir compte explicitement d'un tel caractère.

This work has a first objective to point out the importance of the quality of the experimental data base used for the identification of the material parameters. For this goal,we will combine proportional and non proportional strain controlled as well as ratcheting tests to constitute different data bases. This work has also another objective related to an experimental study in order to see how previous strain controlled history may affect ratcheting. Such a situation may be encountered in different manufacturing processes. New tests were performed here where different strain controlled histories have been applied prior to tension-compression stress controlled tests. All tests considered here were carried out using tubular specimens made up of 304L stainless steel. In order to minimize the discrepancy of the material behavior, In this study, we consider two groups of stress/strain controlled experiments EXP1 and EXP2 performed on the 304L stainless steel. These tests have been conducted applying a sufficient number of cycles leading to the stabilization of thecyclic material response. The first set (EXP1) is taken from our previous works, it will be used in order to identify the parameters of Chaboche’s model with different combinations of strain and/or stress controlled tests. The second set (EXP2) is performed in this study; it includes tests composed of two sequences where strain controlled experiments are followed by ratcheting tests. The responses EXP2 will be simulated by Chaboche’s model with the different set of parameters identified with EXP1.The obtained results reveal the importance of such a role as according to the previous history, the same stress controlled conditions may lead to different cyclic behaviors: fully elastic in one case and plastic shakedown in anothercase. The previous pre-straining may also lead to the anisotropy of the material leading to slight ratcheting under tension-compression with zero mean stress! The study points out also the importance of the content of the experimental data base used for the parameters identification. The choice of the tests should be closely linked to the capabilities of the constitutive equations used. Namely, the presence of non proportional strain controlled tests may be not suitable if the model is not able to take into account explicitly such a character. Finally, in the industrial applications, the choice of the tests to be included for the identification process should also take into account the stress and strain states for the identification process should also take into account the stress and strain states applied to the considered components when such information is available.