Étude numérique des hétérogénéités de déformation induites par des essais de compression uniaxiaux

Numerical study of material heterogeneities through uniaxial compression tests

• Auteur / Autrice : Loïc Villié
• Direction : Eric Feulvarch, Philippe Bocher, Elodie Cabrol
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et Ingénierie
• Date : Soutenance le 10/07/2023
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Sandrine Thuillier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Feulvarch, Philippe Bocher, Elodie Cabrol, Hamid Zahrouni, Benoît Blaysat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frottement

Mots clés libres

Compression uniaxiale

Lois de comportement

Frottement

Lois de comportement

Vitesse de déformation

Uniaxial compression

Heterogeneities

Constitutive laws

Strain rate

Friction

Résumé

Les essais de compression uniaxiale sont couramment réalisés afin de caractériser le comportement matériau dans une gamme de déformation, vitesse de déformation et température spécifiques. L’obtention des courbes contrainte - déformation repose sur l’hypothèse de déformation homogène qui implique également une vitesse de déformation constante dans toute la matière. Dans le cadre d’éprouvettes cylindriques, un effet de renflement est observé, signe d’une déformation hétérogène de la matière. Les simulations numériques conduites permettent d’affirmer que le frottement entre la machine et les échantillons ainsi que les paramètres rhéologiques du matériau ont une influence forte sur l’intensité des hétérogénéités de déformation. Les erreurs réalisées lors de l’identification des paramètres matériau avec l’hypothèse de déformation homogène sont quantifiés en fonction des conditions expérimentales et du comportement des échantillons. Une méthode d’identification est développée afin d’approcher au mieux les paramètres rhéologiques des échantillons malgré la déformation hétérogène des échantillons. Cette méthode est ensuite éprouvée sur des essais expérimentaux conduits sur des éprouvettes d’aluminium pur et série 6000.

Uniaxial compression tests are commonly performed in order to characterize material behavior over a specific strain, strain rate and temperature range. Obtaining stress - strain curves is made possible with the assumption of homogeneous deformation which also implies a constant strain rate throughout the material. In the context of cylindrical samples, a swelling effect is observed, and can be considered a sign of heterogeneous deformation of the material. The numerical simulations carried out make it possible to affirm that the friction between the machine and the sample and rheological parameters of the material have a strong influence on the intensity of the heterogeneities of deformation. The errors made during the identification of the material parameters with the hypothesis of homogeneous deformation are quantified according to the experimental conditionsand the behavior of the sample. An identification method is developed in to approach the rheological parameters of the samples despite the heterogeneous deformation of the samples. This method is tested on experimental tests conducted on pure aluminum and 6000 series aluminum.