Modélisation numérique d'endommagement des joints soudés soumis à des charges quasi statiques et cycliques

Numerical Model for damage of welded joints subject to quasi-static and cyclic loads

• Auteur / Autrice : Maribel Hernandez guerrero
• Direction : Abdelwaheb Amrouche, Ricardo rafael Ambriz rojas
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur Génie Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 03/01/2022
• Etablissement(s) : Artois en cotutelle avec INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences, Technologie, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCgE - Laboratoire Génie Civil & Géo-Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : LGCgE-Artois

Mots clés

Mots clés libres

Transfert de Soudures Métalliques à Froid (CMT)

Voronoi

Fatigue

Homogénéisation

Plasticité

Cold metal transfer (CMT) welding

Voronoi

Fatigue

Homogenization

Plasticity

Résumé

Le but de cette étude est de prédire les dommages générés par l'application des charges quasi-statiques et cycliques dans les joints soudés par Cold Métal Transfer (CMT) au moyen d'une modélisation multi-échelles 3D. La relation entre les propriétés mécaniques quasi-statiques et cycliques des matériaux polycristallines dépend directement de la microstructure comme la densité des grains. Un modèle des éléments finis qui considère les dommages cumulés des charges quasi-statiques et cycliques dans joints á souder par CMT est proposé. Ce modèle sera établi á partir des paramètres de soudure ainsi que la microstructure des matériaux et les propriétés mécaniques quasi-statiques et cycliques obtenu à partir des joints de soudure des matériaux dissemblables entre l'alliage de Inconel 718 et l'alliage super-austénitique AL6XN. Le projet est divisé en deux sections : i) La première section se concentrera en la détermination de volume élémentaire représentatif (VER) par essais statistiques fondée sur modelé de Voronoi ou tessellation en consideration de la morphologie des grains déterminé par les caractéristiques de la microstructure (résultats expérimentaux). ii) La deuxième section souligne dans la création d'un modèle des éléments finis élasto-plastique á partir des conditions de frontière et l'homogénéisation de l'écart type obtenue par des valeurs expérimentaux des plusieurs propriétés mécaniques. On s'attend á obtenir les résultats ci-dessous : i) Développer une modélisation numérique qui permis de représenter des différentes zones de la joint soudé par l'utilisation d'un VER. ii) Validation du la modélisation numérique élasto-plastique par l'application des charges quasi-statiques et cycliques. iii) Utiliser le modelé validé pour déterminer une approximation du comportement de la fatigue oligocyclique

This study proposes to analyse the damage generated by the application of quasi-static and cyclic loads in Cold Metal Transfer (CMT) welded joints by means of 3-D multi-scale modelling. The relationship between quasi-static and cyclic mechanical properties of polycrystalline materials depends directly of the microstructure such as grain density. A finite element model that considers the accumulative damage of quasi-static and cyclic loads in joints performed by a welding process (CMT) is proposed. This model will be developed by considering the welding parameters as well as the microstructure of the materials and the quasi-static and cyclic mechanical properties of the dissimilar welded joints between Inconel 718 and the super-austenitic AL6XN alloy. The project is divided in three sections: 1) The first section will be concentrated on performance CMT welding process between the feed wire through AL-6XN and IN-718 plates and quasi-static and cyclic loading experimental tests. 2) The second part will be focus on determining the Representative Volume Element (RVE) by statistical tests based on the Voronoi Tessellation model considering the grain morphology determined from the microstructural characteristics (experimental results). 3) The third section emphasises on the finite element elastic-plastic model developed by the boundary conditions and the standard deviation homogenization, which is obtained from experimental values of several mechanical properties. It is expected to obtain the following results: i) To determine the CMT welding parameters that permit a full penetration feed wire through join plates. ii) To develop a numerical model that permits to represent the different zones of the welded joint by means of a RVE. iii) To validate the elastic-plastic numerical model by applying quasi-static and cyclic loadings. iv) To use the validated model to determine an approximation to the strain/stress-controlled fatigue behaviour.