Thèse soutenue

Modélisation numérique tridimensionnelle des mécanismes de rupture ductile à l'échelle microscopique
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Auteur / Autrice : Modesar Shakoor
Direction : Pierre-Olivier BouchardMarc Bernacki
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique numérique et Matériaux
Date : Soutenance le 04/11/2016
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Jury : Président / Présidente : Nicolas Moës
Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Olivier Bouchard, Marc Bernacki, François Hild, Thilo Morgeneyer
Rapporteurs / Rapporteuses : R. H. J. Peerlings, Jean-François Remacle

Résumé

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L'objectif de cette thèse de doctorat est de contribuer à une meilleure compréhension et modélisation de la rupture ductile lors de la mise en forme des métaux. Cette mise en forme se réalise en général par une série de chargements thermomécaniques où de multiples paramètres comme le type et la direction de chargement varient. Des outils de simulations prédictifs sont nécessaires pour modéliser les mécanismes de rupture, et ensuite optimiser les coûts de production.La rupture ductile des matériaux métalliques est précédée par la détérioration progressive de leur capacité de charge due à la germination, croissance, et coalescence de cavités microscopiques. Dans ce travail, une approche micromécanique est développée afin de conduire des simulations éléments finis réalistes et à champ complet de la rupture ductile à l'échelle microscopique. Des méthodes de génération et d'adaptation de maillage s'appuyant sur des fonctions de niveau sont proposées pour discrétiser la microstructure. Avec ces méthodes, les propriétés géométriques des fonctions de niveau sont conservées, ainsi que le volume et la morphologie de chaque composante de la microstructure, et ce pour de grandes déformations plastiques. Ces méthodes numériques sont étendues pour permettre la modélisation de fissures aux interfaces entre certaines composantes de la microstructure, ou à l'intérieur même de ces composantes. Une nouvelle méthode de détection de contact par adaptation de maillage est aussi développée.L'intérêt de ces développements numériques et modèles micromécaniques est démontré tout d'abord pour des microstructures générées statistiquement. Ensuite, une nouvelle méthodologie est proposée pour modéliser des microstructures réelles (laminographie in-situ) avec des conditions aux limites mesurées expérimentalement (corrélation d'images volumiques).