Thèse soutenue

Développement d’outils numériques pour la prise en compte du couplage hydrogène-plasticité dans un code éléments finis : application à l’essai de pliage en U

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Auteur / Autrice : Tuan Hung Nguyen
Direction : Monique GasperiniYann Charles
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique et matériaux
Date : Soutenance le 16/07/2014
Etablissement(s) : Paris 13
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Propriétés Mécaniques et Thermodynamiques des Matériaux (....-2010)
Jury : Président / Présidente : Michel Coret
Examinateurs / Examinatrices : Jia Li
Rapporteurs / Rapporteuses : Rafael Estevez, Nicolas Saintier

Mots clés

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Résumé

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Dans le cadre de l’étude du couplage entre la plasticité et les interactions de l’hydrogène avec les matériaux métalliques, l’objectif de ce travail de thèse est l’implémentation dans le code de calcul par éléments finis Abaqus© de la loi de diffusion de l’hydrogène couplée aux champs mécaniques, tenant compte notamment du piégeage dû à la déformation plastique. La stratégie d’implémentation retenue permet de résoudre simultanément les problèmes de diffusion et de mécanique ; elle s’est appuyée sur les travaux de la littérature, et a nécessité le développement de procédures en fortran 77, et en particulier, de procédures utilisateur UMAT et UMATHT permettant de définir respectivement le comportement mécanique, et un flux de matière. Ces procédures ont été confrontées avec succès à plusieurs cas de la littérature. Les outils développés ont été appliqués à l’étude numérique d’un essai de pliage en U, utilisé pour la caractérisation de la rupture différée par fragilisation par l’hydrogène de tôles minces prédéformées plastiquement. Une étude paramétrique portant sur les conditions de l’essai, les conditions limites en hydrogène et la relation entre plasticité, hydrogène piégé et hydrogène diffusif a été menée. Enfin, une transposition à l’échelle du polycristal 3D a été effectuée, en utilisant une procédure UMAT de comportement polycristallin modifiée. Une étude sur les paramètres constitutifs d’un Volume Elémentaire Représentatif a été réalisée, puis, une étude de l’essai en U à l’échelle du polycristal effectuée grâce à un transfert de conditions limites entre un calcul global et le VER, afin de simuler l’effet de l’anisotropie cristalline sur les champs de concentration d’hydrogène.