Analyse numérique et expérimentale du comportement d'un alliage à mémoire de forme avec précipités (Ni47 Ti44 Nb9) : Application à la connectique

Behavior of a shape memory alloy with precipitates (Ni47Ti44Nb9) : numerical and experimental analysis, and tightening application

• Auteur / Autrice : Boris Piotrowski
• Direction : Tarak Ben Zineb
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance le 02/03/2010
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LEMTA
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tarek Ben Zineb, Akrum Abdul-Latif, Abel Cherouat, Georges Cailletaud, Etienne Patoor, André Eberhardt, Frédéric Pauchet, Jean-Luc Garcia
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Akrum Abdul-Latif, Abel Cherouat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alliages à mémoire de forme

Mots clés libres

Alliages à mémoire de forme

Transformation de phase

Plasticité

Méthode des éléments finis

Résumé

Les précipités ductiles de niobium compris dans l'alliage à mémoire de forme Ni47Ti44Nb9 élargissent l'hystérésis de transformation après un traitement particulier. L'augmentation des températures de transformation inverse peut atteindre 80 °C. Cette caractéristique représente un grand intérêt pour des applications industrielles, notamment pour des bagues de serrage. Un modèle de comportement thermomécanique est présenté. Il s'appuie sur des observations expérimentales permettant de caractériser l'alliage, considéré comme un composite dont la matrice est composée de NiTi avec un comportement à mémoire de forme, et d'inclusions de niobium avec un comportement élastoplastique ductile. La technique de transition d'échelle de Mori-Tanaka entraîne la formulation d'une loi de comportement macrohomogène. Ce modèle est implémenté dans un code de calcul par éléments finis. Des dispositifs de serrage sont réalisés expérimentalement et modélisés numériquement afin de valider le modèle.

Niobium ductile precipitates included in Ni47Ti44Nb9 shape memory alloy broaden transformation hysteresis after a particular treatment. The increase of reverse transformation temperature can reach 80 °C. This feature is attractive for industrial applications, including tightening rings. A thermomechanical model is presented. It is based on experimental observations to characterize the alloy, considered as a composite whose matrix is composed of NiTi with shape memory alloy behavior and inclusions of niobium with elastic-plastic behavior. The Mori-Tanaka transition scale technique results in a macro-homogeneous behavior law formulation. This model is implemented in a finite element code. Clamping devices are realized experimentally and modelled numerically to validate the model.