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Dissertations / Theses on the topic 'Dislocations dans les cristaux – Dynamique'
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Madec, Ronan. "Des intersections entre dislocations à la plasticité du monocristal CFC : étude par dynamique des dislocations." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112239.
Full textAbstract:
Nous avons mis au point une simulation tridimensionnelle de la dynamique des dislocations et de leurs interactions. L'objectif est d'étudier la plasticité du monocristal CFC à partir d'une description réaliste des mécanismes physiques élémentaires qui la gouvernent. La simulation Mixte est une dynamique des dislocations à caractère de ligne discrétisé, qui permet de traiter de façon parfaitement rigoureuse les jonctions entre dislocations. En outre, elle est pourvue de conditions aux limites périodiques qui permettent d'équilibrer automatiquement les flux de dislocations entrant et sortant du volume simulé et de définir sans ambigui͏̈té la densité de dislocations. Une première application nous a conduits à étudier l'écoulement plastique dans les monocristaux CFC. Sans aucun paramètre ajustable, on retrouve la loi d'échelle de la forêt et la force globale des obstacles sécants. Nous avons ensuite cherché à dégager la contribution des différentes interactions entre systèmes de glissement. Leur force est très variable. Les interactions dipolaires sont faibles, tandis que les jonctions constituent bien, globalement, des obstacles durs. L'interaction entre systèmes primaire et dévié, qui a jusqu'ici soulevé peu d'intérêt, apparaît enfin comme étant la plus forte de toutes. Ce résultat surprenant mérite d'être étudié en détail car il est susceptible d'apporter de nouvelles réponses à des problèmes mal compris comme la formation de microstructures de dislocations organisées et le poids relatif des termes diagonaux et non-diagonaux dans les matrices d'écrouissageA new three-dimensional simulation of dislocation dynamics and interactions bas been designed with the objective of investigating the plasticity of FCC single crystals from a physical viewpoint. In this "Mixed model" the line character is discretised into screw, edge and mixed orientations, which allows in particular to perform an accurate description of the formation and destruction of junctions between dislocations. In addition, periodic boundary conditions are included, which allows to obtain a balance of dislocation fluxes in the simulated volume and a realistic description of the dislocation densities. The first applications were concerned with plastic flow in FCC single crystals. The scaling law of the forest model and the average strength of secant obstacles were obtained without any fitting parameter. Then, the specific contribution of each different interaction between glide systems was measured. The corresponding strengths are rather uneven. Dipolar interactions are weak, while junctions constitute on the whole strong obstacles as expected. The interaction between one slip system and its cross-slipped system, which bas been largely ignored until now, appears to be the strongest. This surprising result calls for an exhaustive study. Indeed, it may bring new answers to pending questions related to the formation of patterned microstructures and the relative contribution of diagonal and cross coefficients in the hardening matrix
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Oswald, Patrick. "Dynamique des dislocations dans les smectiques A et B." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112137.
Full textAbstract:
Nous décrivons quelques expériences de plasticité qui mettent en évidence l'influence des dislocations dans les phases lamellaires smectiques A et B. Une première expérience de fluage en compression normale aux couches montre qu'un smectique A se déforme par montée des dislocations coin qu'il contient plutôt que par diffusion des molécules des bords solides vers la surface libre. Une seconde expérience, réalisée dans les mêmes conditions mais en relaxation de contraintes, révèle l'existence au-delà d'une contrainte seuil bien définie, d'une cascade d'instabilités hélicoïdales des dislocations vis. Ces résultats, confrontés aux modèles théoriques, fournissent des informations sur les dislocations : interactions élastiques, tension de ligne, énergie de coeur, mobilité. La situation est plus complexe en dilatation car survient très tôt une instabilité d'ondulation des couches suivie rapidement de la nucléation de paraboles focales. Nous décrivons cette séquence d'instabilités dans une large gamme de déformation ainsi que les anomalies mécaniques associées. Pour finir nous décrivons comment, en smectique A, les dislocations vis et les domaines focaux peuvent interagir et bloquer partiellement un écoulement parallèle aux couches. L'effet de lubrification smectique est également discuté et une méthode de mesure de la viscosité, où une des lames limitant l'échantillon est "flottante", est présentée. En smectique B, deux expériences de fluage en compression et en cisaillement sont décrites. Elles révélent une très forte anisotropie plastique de ce matériau. Nous l'analysons en termes de dislocations dans le cadre de modèles métallurgiques classiques (fluage par diffusion de lacunes et glissement activé des dislocations). Ces résultats expliquent l'existence d'une instabilité d'ondulation des couches en smectique B analogue à celle rencontrée en smectique A mais de dynamique beaucoup plus lenteWe describe some plasticity experiments which point out the influence of dislocations in the lamellar phases smectic A and B. A first creep experiment in compression normal to the layers shows that in a smectic A, the distortion grows by the climb of the included edge dislocations rather than by molecular diffusion from the solid edges to the free surface. A second experiment of stress relaxation performed in the same conditions, reveals the existence, beyond a well defined stress threshold, of a sequence of screw dislocations helical instabilities. Compared with the theoritical models, these results provide information on the dislocations : elastic interactions, lime tension, core energy, mobility. In the case of dilation the situation is more complicated : an undulation instability of the layers occurs very early, it is rapidly followed by the nucleation of focal parabolae. We describe the sequence of instabilities in a large range of deformations as well as the mechanical anomalies associated to it. Finally we describe how, in a smectic A phase, the screw dislocations and the focal domains may interact and partially slow down a flow parallel to the layers. The smectic lubrification effect is also discussed and a measurement method of the viscosity, with one “floating” sample limiting slide, is presented. In a smectic B phase, two creep experiments of compression and shearing are described. They reveal a very high plastic anisotropy of this compound. We analyse it in terms of dislocations in the light of classical metallurgic models (creep by vacancy diffusion and activated dislocation glide). These results explain the occurrence of an undulation instability of the layers of a B phase, similar to what we observed in the A phase, but with much slower dynamics
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El, Hajj Ahmad. "Analyse théorique et numérique de la dynamique des densités de dislocations." Marne-la-Vallée, 2007. http://www.theses.fr/2007MARN0373.
Full textAbstract:
Ce travail porte, pour l'essentiel, sur l'analyse théorique et numérique de la dynamique de densités de dislocations. Les dislocations sont des défauts qui se déplacent dans les cristaux, lorsque ceux-ci sont soumis à des contraintes extérieures. D'une façon générale, la dynamique de densités de dislocations est décrite par un système d'équations de transports où les champs de vitesse dépendent de manière non-locale des densités de dislocations. Dans une première partie, nous nous plaçons dans un cadre unidimensionnel. Nous démontrons pour un système 2 x 2 simplifié, des résultats d'existence globale et d'unicité de solution ainsi qu'une estimation d'erreur entre la solution continue et son approximation numérique en utilisant un schéma aux différences finies. Puis, en mettant en œuvre une méthode d'estimation de l'entropie du gradient, développée à la base pour résoudre un modèle bidimensionnel, nous démontrons un résultat d'existence globale et quelques résultats d'unicité pour des systèmes hyperboliques diagonisables en dimension 1. Dans une seconde partie nous nous intéressons à un cadre plus général de la dynamique de densités de dislocations où nous étudions un modèle bidimensionnel. Ce modèle a été introduit par Groma et Balogh (69). Nous démontrons dans ce cadre un résultat d'existence globale via une estimation sur l'entropie du gradient des solutions. Des simulations numériques de ce modèle sont présentées
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Devincre, Benoît. "Simulations de la dynamique des dislocations à une échelle mésoscopique : une étude de la déformation plastique /." Gif-sur-Yvette : Service de documentation et d'édition multimédia, Commissariat à l'énergie atomique, 1993. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb357143426.
Full text
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Fournet, René. "Etude de la formation de structures dislocatives dans des monocristaux sous contraintes mécaniques : approches analytique et numérique." Dijon, 1994. http://www.theses.fr/1994DIJOS050.
Full textAbstract:
L’étude de la formation de structures organisées de dislocations dans des monocristaux sous contraintes mécaniques est un point fondamental dans la compréhension des processus de déformation plastique. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés a l'étude de la formation de structures dislocatives à partir de deux approches théoriques. La première consiste à utiliser un modèle de type réaction-diffusion tenant compte du mouvement des dislocations et des interactions a courte distance (annihilation, multiplication, immobilisation,). L'analyse de ce modèle, à partir de la théorie des systèmes dynamiques, a permis de reproduire des structures se rapprochant qualitativement des observations expérimentales. La seconde approche utilise les bases de la dynamique moléculaire pour simuler à une échelle mésoscopique, l'évolution d'une distribution aléatoire de dislocations à deux dimensions. Dans cet objectif, il est tenu compte des différentes forces exercées sur chaque dislocation (forces d'interactions élastiques, force externe, force de friction). Le modèle développé permet une meilleure description des propriétés individuelles des dislocations et montre la formation de structures simples comme les parois dipolaires ou les organisations cellulaires. Par ailleurs, il est possible de traduire qualitativement l'évolution de ces structures (lois d'échelles) en fonction de paramètres comme la densité de dislocations, la contrainte exercée ou encore la force de friction
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Ibrahim, Hassan. "Analyse de systèmes parabolique/Hamilton-Jacobi modélisant la dynamique de densités de dislocations en domaine borné." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004186.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l'étude théorique d'un modèle mathématique provenant de l'étude de la dynamique de densités, de dislocations dans les cristaux de petite taille. Cette dynamique est modélisée par un système non linéaire couplé parabolique/Hamilton-Jacobi. Les dislocations sont des lignes de défauts qui se déplacent dans les cristaux lorsque ceux-ci sont soumis à des contraintes extérieures. De façon indépendante, tout à la fin de la thèse, nous présentons une méthode numérique pour le transport de fronts. Dans le coeur de la thèse, trois types d'équations sont considérées : équations de Hamilton-Jacobi non linéaires, lois de conservation scalaires, et équations paraboliques singulières. Nous traitons un système parabolique/Hamilton-Jacobi singulier où la singularité apparaît par la présence de l'inverse du gradian. Notre système prend en considération l'effet à courte distance entre dislocations ainsi que la formation des couches limites. Nous étudions l'existence, l'unicité et la régularité des solutions du système. cette étude repose en grande partie sur la théorie des solutions de viscosité ; des solutions entropiques et des solutions classiques. Deux cas principaux sont considérés : le cas où les contraintes extérieures sont nulles, et le cas où elles sont constantes (non nécessairement nulles).
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Chang, Hyung-Jun. "Analysis of nano indentation size effect based on dislocation dynamics and crystal plasticity." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0134.
Full textAbstract:
Ce mémoire de thèse concerne une étude expérimentale et numérique de l'essai d'indentation dans des monocristaux de cuivre. Des essais d'indentation sont réalisés sur différentes orientations du monocristal. L'effet de l'orientation de l'axe d'indentation est quantifié sur la modification de la courbe de charge et sur la forme de l'empreinte résiduelle observée par microscopie à force atomique. On observe un effet de taille pour de faibles profondeurs de pénétration de l'indenteur. Les simulations sont réalisées en utilisant un modèle de plasticité cristalline à variables internes qui prend en compte la densité de dislocations sur les différents systèmes de glissement. Le modèle est implémenté dans le logiciel ABAQUS à la fois en mode explicite et implicite. La valeur de certains paramètres du modèle est déterminée en comparant les résultats de simulations 3D d'indentations avec les expériences. L'effet de taille en indentation est reproduit en utilisant un modèle simplifié de plasticité à gradient. Finalement, le cas de l'indentation suivant l'axe (111) est simulée en utilisant une approche multiéchelle fondée sur la dynamique de dislocations dicrètes. Cette modélisation utilise des résultats de dynamique moléculaire spécifiant le procédé de germination de dislocations sous indenteurThis thesis deals with experiments and simulations of nanoindentation in copper single crystals. Indentation experiments are performed with different orientations of the indentation axis and both the load-displacement curve and the surface imprint observed by atomic force microscopy are analysed and compared. Indentation size effect is observed for low penetration of the indenter. Simulations are then performed using crystal plasticity finite element modelling. ABAQUS user subroutines are specially developed in order to account for the physics of dislocation activity in the twelve glide systems of copper crystals. 3D simulations are then performed and comparisons with the experiments give access to key parameters of the constitutive equations. The indentation size effect is reproduced using a simplified size effect theory implanted in the finite element modelling. Finally, a multiscale approach based on discrete dislocation dynamics is used to reproduce (111) indentations of copper single crystals. Molecular dynamics simulations give details of dislocation nucleation beneath the indenter. Dislocation dynamics simulations are then performed and the indentation size effect is addressed
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Durinck, Julien. "Modélisation de la plasticité de la forsterite par calculs à l'échelle atomique et par dynamique des dislocations." Lille 1, 2005. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/9fd43a9a-26ef-450b-93e3-5ad8c43033b0.
Full textAbstract:
L'étude de la déformation plastique de l'olivine constitue un point important dans la compréhension de la dynamique interne de la Terre. Ce minéral se déforme essentiellement par glissement de dislocations de vecteurs de Burgers [100] et [001] et, pour la première fois dans le domaine de la minéralogie physique, nous avons abordé le problème en adoptant une approche numérique. A l' échelle atomique, la question importante de l' anisotropie plastique peut être éclairée par l'approche des fautes d'empilement généralisées, calculées par ab initio, qui permet de remonter à la limite d'élasticité théorique. Cette méthode a également permis d'expliquer l'influence de la pression sur les mécanismes de déformation de l'olivine, récemment mise en évidence expérimentalement. Le modèle de Peierls-Nabarro constitue une alternative à la modélisation directe des cœurs de dislocation. Grâce à ce dernier, l'étalement du cœur et les contraintes de Peierls des dislocations de vecteurs de Burgers [001] et [100] ont pu être déterminées. A l'échelle mésoscopique, nous avons adapté une simulation tridimensionnelle de la dynamique des dislocations à la structure de l'olivine pour modéliser la plasticité du monocristal. Le modèle de formation et propagation de doubles décrochements permet de décrire la mobilité des dislocations soumises à de la friction de réseau et son utilisation a mis en évidence un effet de la contrainte sur l'anisotropie plastique. Les dislocations ne constituent pas des obstacles forts entre elles (pas de formation de jonction, ni d'interactions colinéaires) et le glissement dévié apparaît comme étant un mécanisme manquant qu'il faudra étudier en détail dans le futur.
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Pillon, Laurianne. "Modélisations du mouvement instationnaire et des interactions de dislocations." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066353.
Full textAbstract:
Dans le but d'étendre le domaine d'utilisation des simulations de la Dynamique des Dislocations aux grandes vitesses de déformation, nous avons construit une équation du mouvement pour décrire le mouvement instationnaire des dislocations et leurs interactions. La clé pour définir cette équation réside dans la prise en compte du réarrangement progressif des champs via la propagation d'ondes depuis la dislocation. Ce mécanisme se traduit dans l'équation du mouvement par une force inertielle et par un retard dans la force d'interaction entre dislocations dû au temps mis par une onde pour se propager d'une dislocation à une autre. Une validation des modèles proposés a été réalisée en utilisant la méthode Peierls-Nabarro-Galerkin, une méthode de type éléments finis permettant une description exacte du mouvement instationnaire des dislocations. Enfin, une loi permettant de prévoir le domaine d'influence des effets dynamiques a été mise en place dans le cadre d'une interaction dipolaire
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Portelette, Luc. "Analyse des mécanismes de glissement des dislocations dans l'UO2 à l'aide de la modélisation multi-échelles comparée à l'expérience." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0406/document.
Full textAbstract:
Dans l'étude des éléments combustibles des réacteurs à eau pressurisée, cette thèse s'inscrit dans la compréhension et la modélisation du comportement viscoplastique du dioxyde d'uranium (UO2) à l'échelle du polycristal. Lors de fonctionnement de type incidentel du réacteur, le combustible subit une forte élévation de la température avec un gradient thermique de la pastille engendrant des déformations viscoplastiques contrôlées par des mouvements de dislocations. D'abord, un modèle de plasticité cristalline a été développé de manière à décrire l’anisotropie viscoplastique du matériau en fonction de la température et de la vitesse de sollicitation. Des simulations par éléments finis (EF) sur monocristaux ont permis d’identifier que les trois modes de glissement généralement observés dans l'UO2 sont importants pour décrire le comportement anisotrope du matériau. Dans un second temps, les coefficients de la matrice d'interactions entre dislocations ont été déterminés spécifiquement pour l’UO2 afin d’améliorer la modélisation des polycristaux. En effet, en calculant par EF les dislocations géométriquement nécessaires, qui sont responsables d’une forte augmentation de la densité de dislocations stockées dans les polycristaux, les interactions entre dislocations permettent de simuler l’effet dé taille de grain et l’écrouissage des pastilles. Finalement, le modèle, adapté pour les polycristaux, a été validé par comparaison avec les essais expérimentaux sur pastille et par comparaison du comportement intra-granulaire simulé avec des mesures EBSD. Grâce à cette dernière comparaison, il est possible de remonter indirectement aux hétérogénéités de déformation dans les grainsThis thesis is part of the study of fuel elements of pressurized water reactors and, more specifically, focus on the understanding and modelling of the viscoplastic behavior of uranium dioxide (UO$_2$) at polycrystalline scale. During the incidental operation of the reactor, the fuel undergoes a strong increase of temperature and thermal gradient between the center and the periphery of the pellet leading to viscoplastic strains due to dislocation movement mechanisms. First, a crystal plasticity model was developed in order to describe the viscoplastic anisotropy of the material considering the temperature and the loading rate. Finite element (FE) simulations on single crystals enabled to highlight that the three slip modes generally observed in UO$_2$ are crucial to describe the anisotropic behavior of the material. Secondly, coefficients of the interaction matrix have been identified specifically for UO$_2$ in order to improve the polycrystal modelling. Indeed, by calculating geometrically necessary dislocations (GNDs), which are responsible of the great increase of the stored dislocation density in polycrystals, the interactions between dislocations enable to simulate de grain size sensitivity and hardening of the fuel pellet. Finally, the model adapted for polycrystals, have been validated by comparing FE simulations with pellet compression tests and by comparing the simulated intra-granular behavior with EBSD measurements. Thanks to the latter comparison, it is possible to indirectly compare the strain heterogeneities in the grains
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Hildenbrand, Alain. "Recristallisation dynamique dans les matériaux cubiques centrés : simulation et application à sa mise en évidence dans les bandes de cisaillement adiabatique." Metz, 1998. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1998/Hildenbrand.Alain.SMZ9839.pdf.
Full textAbstract:
La recristallisation dynamique est un phénomène qui apparait au cours de la déformation plastique à haute température. Son intérêt est qu'elle modifie la taille, la forme et l'orientation des grains. Nous la retrouvons, sous certaines conditions, lors des procédés de mise en forme à chaud (laminage, emboutissage), lors de déformations à vitesses très élevées (bandes de cisaillement adiabatique) ou encore dans les glaciers et les roches. Il est donc essentiel de pouvoir prédire l'apparition et le développement d'un tel phénomène. L'outil de simulation que nous avons développé est basé sur un code auto-cohérent utilisant le transfert de volume. La comparaison des simulations avec les expériences menées sur l'acier Ti IF nous a permit de le valider. Cette étude a, par ailleurs, mis en évidence l'influence du paramètre [alpha] qui permet de calibrer la loi d'interaction du modèle auto-cohérent sur les éléments finis, ainsi que des paramètres tels que le type de recristallisation, le pavage de l'espace d'Euler, ou le type de modèle de calcul (Taylor ou auto-cohérent). La partie expérimentale fut la mise en évidence de cette recristallisation dynamique au sein des bandes de cisaillement adiabatique. Pour cela, l'utilisation du MEB (Microscope Électronique à balayage) et de l'EBSD (electron back-scatter diffraction), nous ont permis d'étudier la texture dans des zones très étroites. La comparaison des ODFs avec les simulations précédemment faites permettent de juger de l'occurrence ou non de la recristallisation. Les simulations effectuées en parallèles nous permettent de mieux comprendre quel peut être son rôle dans la propagation de la bande de cisaillement adiabatiqueThe dynamic recrystallization (DRX) occurs during plastic deformation at high temperatures. Its interest is in the modification of the shape, the size and the orientation of the grains. It takes place under certain conditions, i. E. During hot forming processes (rolling, deep drawing) or when the strain rate is high (in adiabatic shear bands) or even in rocks and ice. It is therefore essential ta be able to predict the occurrence and the development of this phenomenon. The simulation too1, which was developed, is based on a self-consistent code, which uses the volume transfer scheme. This approach has been validated by the comparison between simulations and experiments carried out on a Ti IF steel. A scalar parameter [alpha] which was based on finite element results, has been introduced into the self-consistent interaction law. By varying ex, a parametric study has been carried out. The effect of other parameter, like the type of recrystallization (Orientcd nucleation and growth or Selective growth), the Euler space discretisation and the boundary conditions (Self-consistent or Taylor model) were also studied. The experimental part is about the verification of Occurrence of DRX in adiabatic shear bands. The SEM (Scanning Electronic Microscope) and the EBSD (Electron Back-Scattered Diffraction) were employed to study the crystallographic textures in a narrow zone which is the shear band. The comparisons of the experimental textures with previous simulations prove the occurrence of DRX. The results obtained in simulations are useful in the understanding of the propagation of adiabatic shear bands
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Caillier, François. "Dynamique des dislocations coin et dissipation dans les films librement suspendus de cristal liquide smectique." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011175.
Full textAbstract:
Les films librement suspendus de cristal liquide 8CB en phase smectique A sont très stables du fait de leur structure lamellaire. En effet, l'élasticité des couches compense la pression capillaire imposée par le ménisque qui le borde et qui joue le rôle de réservoir de matière. Lors de ce travail, nous nous sommes intéressés à la dynamique de ces films. Nous avons mis en évidence que le ménisque se comportecomme un réservoir dissipatif.
En régime quasi-statique, lorsque les échanges de matière entre le film et le ménisque sont lents, les écoulements de perméation autour des dislocations coin qui le composent sont à l'origine de sa perméabilité finie. Un modèle hydrodynamique montre que la dissipation est localisée à son entrée, dans la zone bien orientée et qu'elle dépend fortement de l'épaisseur du film. Dans les films fins, le ralentissement des boucles de dislocation et dans les films épais, la dynamique de relaxation de deux ménisques reliés par un même film ont permis de confirmer expérimentalement ce modèle.
La dynamique d'effondrement d'une bulle a permis de caractériser la dissipation dans des régimes d'écoulements plus rapides en mettant en évidence un écart à la loi de Laplace (statique). Les expériences montrent qu'après une étape conduisant à la déstructuration du ménisque, ce qui le rend plus perméable, la bulle peut s'effondrer, la matière s'engouffrant dans le ménisque avec un comportement rhéofluidifiant. De plus, la nucléation et la croissance d'îlots peut rendre le processus moins dissipatif, ce qui est essentiellement observé dans les films fins.
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Manole, Ciprian. "Analyse des contraintes internes dans les monocristaux cfc : vers une nouvelle loi de plasticité cristalline." Phd thesis, Chambéry, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00527162.
Full textAbstract:
L'étude de la plasticité des monocristaux présente un réel intérêt pour la compréhension de la déformation des métaux pendant leur mise en forme. Parmi les causes possibles de la plasticité des monocristaux CFC, le glissement de dislocations est le mécanisme de déformation prépondérant. L'analyse de leurs mouvements (à l'origine de la déformation), de leur accumulation et de leurs interactions (à l'origine de l'écrouissage) est alors nécessaire si l'on souhaite établir des modélisations macroscopiques du comportement mécanique qui aient un sens physique. Une technique d'analyse pertinente est la simulation par la Dynamique des Dislocations Discrètes (DDD), permettant la simulation de la plasticité directement à l'échelle de la dislocation. Ce code, permet de remplacer les techniques expérimentales comme la Microscopie Electronique en Transmission, en donnant accès à la répartition hétérogène des contraintes qui règnent au sein des microstructures de dislocations et qui conditionnent complètement le comportement mécanique. Dans cette thèse, les analyses réalisées en DDD donnent un réel éclairage sur les variables d'état nécessaires à la caractérisation d'une microstructure de dislocations, et à la description mathématiquement de son état physique. Cela permet d'établir une modélisation riche de la plasticité cristalline, apte à rendre compte d'effets d'écrouissage isotropes et cinématiques complexes. La modélisation proposée est adaptée à simuler une large gamme d'amplitudes de déformations plastiques, allant de la fatigue à grand nombre de cycles (ep = 10-5) jusqu'à la traction monotone (ep >100 %) sans nécessité de recalage de paramètres.
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Jiang, Maoyuan. "Investigation of grain size and shape effects on crystal plasticity by dislocation dynamics simulations." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC035/document.
Full textAbstract:
Des simulations de dynamique de dislocation (DD) sont utilisées pour l’étude de l'effet Hall-Petch (HP) et des contraintes internes à long-portée induites par les hétérogénéités de déformation dans les matériaux polycristallins.L'effet HP est reproduit avec succès grâce à des simulations de DD réalisées sur de simples agrégats polycristallins périodiques composés de 1 ou de 4 grains. De plus, l'influence de la forme des grains a été explorée en simulant des grains avec différents rapports d'aspect. Une loi généralisée de HP est proposée pour quantifier l'influence de la morphologie du grain en définissant une taille de grain effective. La valeur moyenne de la constante HP $K$ calculée avec différentes orientations cristallines à faible déformation est proche des valeurs expérimentales.Les dislocations stockées pendant la déformation sont principalement localisées à proximité des joints de grain et peuvent être traitées comme une distribution surfacique de dislocations. Nous avons utilisé des simulations DD pour calculer les contraintes associées aux parois de dislocations de différentes hauteurs, longueurs densités et caractères. Dans tous les cas, la contrainte est proportionnelle à la densité surfacique de dislocations géométriquement nécessaires (GNDs) et sa variation est capturée par un ensemble d'équations empiriques simples. Une prévision de contraintes à long-portée dans les grains est réalisée en sommant les contributions des GNDs accumulées de part et d’autre des joints de grains.L'augmentation de la contrainte interne liée au stockage de GNDs est linéaire avec la déformation plastique et est indépendante de la taille des grains. L'effet de taille observé dans les simulations de DD est attribué au seuil de déformation plastique, contrôlé par deux mécanismes concurrents : la contrainte critique de multiplication des sources et la contrainte critique de franchissement de la forêt. En raison de la localisation de la déformation dans les matériaux à gros grains, le modèle d’empilement des dislocations doit être utilisé pour prédire la contrainte critique dans ce cas. En superposant cette propriété aux analyses que nous avons fait à partir de simulations de DD dans le cas d'une déformation homogène, l'effet HP est justifié pour une large gamme de tailles de grainsDislocation Dynamics (DD) simulations are used to investigate the Hall-Petch (HP) effect and back stresses induced by grain boundaries (GB) in polycrystalline materials.The HP effect is successfully reproduced with DD simulations in simple periodic polycrystalline aggregates composed of 1 or 4 grains. In addition, the influence of grain shape was explored by simulating grains with different aspect ratios. A generalized HP law is proposed to quantify the influence of the grain morphology by defining an effective grain size. The average value of the HP constant K calculated with different crystal orientations at low strain is close to the experimental values.The dislocations stored during deformation are mainly located at GB and can be dealt with as a surface distribution of Geometrically Necessary Dislocations (GNDs). We used DD simulations to compute the back stresses induced by finite dislocation walls of different height, width, density and character. In all cases, back stresses are found proportional to the surface density and their spatial variations can be captured using a set of simple empirical equations. The back stress calculation inside grains is achieved by adding the contributions of GNDs accumulated at each GB facet.These back stresses are found to increase linearly with plastic strain and are independent of the grain size. The observed size effect in DD simulations is attributed to the threshold of plastic deformation, controlled by two competing mechanisms: the activation of dislocation sources and forest strengthening. Due to strain localization in coarse-grained materials, the pile-up model is used to predict the critical stress. By superposing such property to the analysis we made from DD simulations in the case of homogeneous deformation, the HP effect is justified for a wide range of grain sizes
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Amodeo, Jonathan. "Modélisation multi-échelle de la déformation plastique de MgO monocristallin : du laboratoire au manteau terrestre." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10080/document.
Full textAbstract:
Les évènements géologiques de surface, comme le volcanisme ou les séismes, sont le fruit d'une dynamique qui vise à dissiper la chaleur interne de notre planète. Dans le manteau terrestre, les roches sont déformées plastiquement dans des conditions extrêmes de pression, de température et de vitesse de déformation. Malgré les récentes avancées expérimentales, il est impossible de reproduire de telles conditions de déformation en laboratoire. C'est pourquoi nous proposons, dans ce travail de thèse, une approche numérique, basée sur la modélisation multi-échelle de la plasticité, des conditions du laboratoire à celles qui caractérisent le manteau terrestre. Nous avons choisi d'appliquer cette méthode à MgO, phase importante du manteau inférieur.À partir des propriétés de cœur des dislocations, nous avons utilisé la théorie des double-décrochements afin de décrire la mobilité d'une dislocation isolée en fonction de la température et de la contrainte. Nous avons ensuite implémenté, dans un code de Dynamique des Dislocations (DD), les paramètres de mobilité des différents défauts afin de décrire le comportement collectif des dislocations lors d’essais numériques de déformation. Les résultats montrent que les propriétés mécaniques de MgO dépendent fortement de la pression et de la vitesse de déformationSurface geological events, like volcanos and earthquakes, are due to the internal dynamics of the Earth which tends to release its internal heat. Inside the Earth's mantle, solid rocks are plastically strained under extreme conditions of pressure, temperature and strainrate. In spite of recent experimental progress, it is still impossible to reach such conditions of deformation. This is why we propose an alternative approach, based on the multi-scale modeling of plasticity, from the laboratory conditions to the Earth's mantle. We have choosen to apply our model to magnesium oxide which is a phase present in the lower mantle.From core properties, we modeled a dislocation thermally activated mobility law based on the kink pair theory. Then, we have incorporated it inside a Dislocation Dynamics code to describe the collective behaviour of dislocations throughout numerical strain experiments. Here we show that MgO mechanical properties depends significantly on pressure and strainrate
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Shukeir, Malik. "Modeling of irradiation effect on the plasticity of alpha-Iron using dislocation dynamics simulations : plasticity through multi-scale modeling." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS363.
Full textAbstract:
Ce travail vise à reproduire les interactions individuelles entre les dislocations vis et les boucles induites par l'irradiation en utilisant les simulations de dynamique des dislocations en accord avec les simulations de dynamique moléculaire. Un tel accord se caractérise par la reproduction de la réaction et avoir un valeur des contraintes critiques résolues pour franchir les obstacles. Cette approche fournit le moyen de calibrer notre code de dynamique des dislocations avec les paramètres des simulations de dynamique moléculaire. Par conséquent, il permet d'effectuer des simulations massives à l'échelle mésoscopique. Dans ce cadre, ce travail se compose de deux parties, une identification du modèle énergétique et une identification des mécanismes élémentaires. Dans la première partie, nous proposons une procédure de calibrage de la tension ligne basée sur le mécanisme d'Orowan en utilisant une étude de sensibilité. Dans la deuxième partie, nous avons identifié les mécanismes de glissement dévié et le maclage/antimaclage comme étant essentiels pour reproduire les interactions individuelles de dislocation-boucle. Les simulations de la dynamique des dislocations sont réalisées à l'aide d'un code nodal 3D appelé NUMODIS, où les développements récents dans ce code sont présentés. Un des caractéristiques de ce code est sa capacité à gérer et contrôler les collisions entre les segments des dislocations. Cela se fait au moyen en utilisant un ensemble d'algorithmes génériques avec un minimum de règles localesThis work aims to reproduce the individual interactions between screw dislocations and radiation-induced loops using dislocation dynamics in good agreement with molecular dynamics simulations. Such agreement is characterized by reproducing the dynamics of the reaction and obtaining the critical resolved stress to overcome the obstacles. This approach provides the mean to calibrate our dislocation dynamics code with parameters from the molecular dynamics simulations. Consequently, it permits to perform massive simulations at the mesoscopic scale. In this scope, this work consists of two parts, an identification of the energetic model and identification of elementary mechanisms. In the first part we propose a procedure to calibrate the line tension based on Orowan's mechanism using a sensibility study. In the second part, we have identified the cross-slip and twining/anti-twinning mechanisms to be essential to reproduce the individual dislocation-loop interactions. The dislocation dynamics simulations are done using a 3D nodal code called NUMODIS, where the recent developments in this code are presented. The uniqueness of this code is its ability to manage and control collisions and core reactions between dislocation segments. This is done through a set of generic algorithms with the minimum amount of local rules
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Oussaily, Aya. "Étude théorique et numérique des systèmes modélisant la dynamique des densités des dislocations." Thesis, Compiègne, 2021. https://bibliotheque.utc.fr/Default/doc/SYRACUSE/2021COMP2634.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’analyse théorique et numérique de la dynamique des densités des dislocations. Les dislocations sont des défauts linéaires qui se déplacent dans les cristaux lorsque ceux-ci sont soumis à des contraintes extérieures. D’une manière générale, la dynamique des densités des dislocations est décrite par un système d’équations de transport, où les champs de vitesse dépendent de manière non-locale des densités des dislocations. Au départ, notre travail se focalise sur l’étude d’un système unidimensionnel (2 × 2) de type Hamilton-Jacobi dérivé d’un système bidimensionnel proposé par Groma et Balogh en 1999. Pour ce modèle, nous montrons un résultat d’existence globale et d’unicité. En addition, nous nous intéressons à l’étude numérique de ce problème, complété par des conditions initiales croissantes, en proposant un schéma aux différences finies implicite dont on prouve la convergence. Ensuite, en s’inspirant du travail effectué pour la résolution de la dynamique des densités des dislocations, nous mettons en œuvre une théorie plus générale permettant d’obtenir un résultat similaire d’existence et d’unicité d’une solution dans le cas des systèmes de type eikonal unidimensionnels. En considérant des conditions initiales croissantes, nous faisons une étude numérique pour ce système. Sous certaines conditions de monotonies sur la vitesse, nous proposons un schéma aux différences finies implicite permettant de calculer la solution discrète et simuler ainsi la dynamique des dislocations à travers ce modèleIn this thesis, we are interested in the theoretical and numerical studies of dislocations densities. Dislocations are linear defects that move in crystals when those are subjected to exterior stress. More generally, the dynamics of dislocations densities are described by a system of transport equations where the velocity field depends non locally on the dislocations densities. First, we are interested in the study of a one dimensional submodel of a (2 × 2) Hamilton-Jacobi system introduced by Groma and Balogh in 1999, proposed in the two dimensional case. For this system, we prove global existence and uniqueness results. Adding to that, considering nondecreasing initial data, we study this problem numerically by proposing a finite difference implicit scheme for which we show the convergence. Then, inspired by the first work, we show a more general theory which allows us to get similar results of existence and uniqueness of solution in the case of one dimensional eikonal systems. By considering nondecreasing initial data, we study this problem numerically. Under certain conditions on the velocity, we propose a finite difference implicit scheme allowing us to calculate the discrete solution and simulate then the dislocations dynamics via this model
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Montagne, Alex. "Mécanismes de déformation précédant et accompagnant le phénomène de pop-in lors d'un essai de nanoindentation sur un monocristal d'oxyde de magnésium." Phd thesis, Université de Poitiers, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00664296.
Full textAbstract:
Les travaux exposés dans cet ouvrage portent sur le comportement mécanique de l'oxyde de magnésium (MgO) sous nanoindentation. L'étude est plus particulièrement focalisée sur les mécanismes élémentaires de déformation précédant et accompagnant le pphénomène de pop-in. L'observation de la surface autour des zones indentées, et en particulier des lignes de glissement, a été réalisée par microscopie à force atomique (AFM). La structure en volume des dislocations nucléées lors de l'essai de nanoindentation a été explorée par une technique de tomographie couplant polissage mécano-chimique (CMP) et nano-attaque chimique. Ces études expérimentales ont été confrontées à des simulations numériques menées à l'aide d'un code de dynamique de dislocations discrètes (DDD) couplé à un code éléments finis. Une étude bibliographique présentant en particulier les mécanismes de plasticité associés au phénomène de pop-in est tout d'abord proposée. Des expériences menées sur des échantillons présentant une très faible concentration de défauts sont ensuite présentées. Les résultats expérimentaux montrent que contrairement à l'idée communément admise, la déformation précédant le pop-in n'est pas nécessairement purement élastique. Par la suite, l'introduction contrôlée de défauts (défauts ponctuels, dislocations) dans le matériau a permis d'étudier leur influence sur les mécanismes initiaux de plasticité. Enfin, les simulations numériques ont permis d'accéder au comportement des dislocations individuelles dans le champ de contraintes complexe généré par l'indenteur tout au long d'un cycle d'indentation. Ces résultats apportent un éclairage sur les comportements observés expérimentalement.
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Lebon, Cyril. "Etude expérimentale et simulation numérique des mécanismes de plasticité dans les alliages de zirconium." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00808627.
Full textAbstract:
Ce travail part du constat d'une part qu'il existe très peu de données expérimentales dans la littérature sur les monocristaux de zirconium et d'autre part qu'aucune loi de comportement monocristalline pour ce matériau n'est déterminée. L'objectif est donc de disposer d'une base de données expérimentale conséquente comme les cissions critiques pour le système prismatique, l'écrouissage, l'activation des systèmes de glissement et les volumes d'activation. Après avoir obtenu ces différents paramètres en utilisant la méthode de corrélation d'images, une approche multiéchelle a été mise en œuvre en s'appuyant d'une part sur la dynamique des dislocations et d'autre part sur des calculs par éléments finis. Une première loi de comportement monocristalline pour le zirconium est proposée et des simulations par éléments finis ont validé cette approche innovante.
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Shashkov, Ivan. "Multiscale study of the intermittency of plastic deformation by acoustic emission method." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0326/document.
Full textAbstract:
Les études récentes de la déformation plastique à l'aide de techniques expérimentales à haute résolution témoignent que les processus de déformation sont souvent caractérisés par des effets collectifs qui émergent à une échelle mésoscopique, intermédiaire entre celle de défauts cristallins et celle d'une éprouvette macroscopique. Notamment, la méthode de l'émission acoustique (EA) révèle, dans divers conditions expérimentales, l'intermittence de la déformation plastique, qui se manifeste par une propriété de l'invariance d'échelle, caractéristique de phénomènes d'auto-organisation. L'objectif de la thèse a été d'étudier la structure inhérente de l'EA pour différents mécanismes de déformation plastique, d'examiner sa dépendance à la vitesse de déformation et à l'écrouissage du matériau, et d'appréhender les liens entre les petites échelles de temps, liées à l'organisation des défauts, et celles qui relèvent de l'approche continue de la plasticité. L'étude a été réalisée sur des alliages AlMg et des alliages base Mg, dont la déformation plastique est accompagnée d'une forte activité acoustique et contrôlée par différents mécanismes physiques : l'effet Portevin-Le Chatelier (PLC) dans les premiers et une combinaison du maclage et du glissement des dislocations dans les deuxièmes. L'utilisation de la technique d'enregistrement continue de l'EA ("data streaming") a permis de montrer que le comportement apparent - discrète ou continue - de l'EA accompagnant l'effet PLC dépend de l'échelle de temps d'observation et du paramètre physique étudié. Cependant, contrairement à une vision traditionnelle, il se trouve que l'EA a un caractère intermittent pendant l'écoulement macroscopiquement lisse tant que pendant l'instabilité macroscopique de la déformation plastique. Grace aux méthodes d'analyse issues de la théorie des systèmes dynamiques non linéaires, telles que l'analyse multifractale, une tendance à la transition entre la dynamique invariante d'échelle et les comportements caractérisés par des échelles intrinsèques a été trouvée lors de l'écrouissage des matériaux. Enfin, nous avons prouvé que les distributions statistiques en loi puissance persistent dans des larges intervalles de variation des paramètres, conventionnellement utilisés pour individualiser les événements acoustiques. Ce résultat est d'une importance générale car il s'applique à tous les processus avalancheux émergeant dans différents systèmes dynamiquesRecent studies of plastic deformation using high-resolution experimental techniques testify that deformation processes are often characterized by collective effects that emerge on a mesoscopic scale, intermediate between the scale of individual crystal defects and that of the macroscopic sample. In particular, the acoustic emission (AE) method reveals intermittency of plastic deformation in various experimental conditions, which is manifested by the property of scale invariance, a characteristic feature of self-organized phenomena. The objective of the dissertation was to study the inherent structure of AE for different mechanisms of plastic deformation, to examine its dependence on the strain rate and strain hardening of the material, and to understand the relationships between short time scales related to organization of defects and those relevant to the continuous approach of plasticity. The study was performed on AlMg and Mg-based alloys, the plastic deformation of which is accompanied by a strong acoustic activity and controlled by different physical mechanisms: the Portevin-Le Chatelier (PLC) effect in the first case and a combination of twinning and dislocation glide in the second case. Application of a technique of continuous AE recording ("data streaming") allowed proving that the apparent behavior, discrete or continuous, of AE accompanying the PLC effect depends on the time scale of observation and the physical parameters surveyed. However, unlike the traditional view, it appears that AE has an intermittent character during both stress serrations and macroscopically smooth flow. Using methods of the theory of nonlinear dynamical systems, such as the multifractal analysis, a tendency to a transition between the scale-invariant dynamics and the behaviors characterized by intrinsic scales was detected during work hardening. Finally, we proved that the power-law statistical distributions persist in wide ranges of variation of parameters conventionally used to individualize acoustic events. This result is of general importance because it applies to all avalanche-like processes emerging in dynamical systems
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Choudhury, Anshuman. "Statistics of dislocations at low temperature in pure metals with body centered cubic symmetry." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS569/document.
Full textAbstract:
Les observations de microscopie électronique in situ effectuées par Daniel Caillard (CEMES, Toulouse) au cours de la déformation de cristaux de symétrie cubique centrée ont montré que les dislocations vis effectuaient des sauts de plusieurs distances inter-atomiques alors que la théorie standard de Peierls prédit des sauts de une seul distance inter-atomique. Nous avons étudié par simulation atomique le glissement d'une dislocation vis dans un cristal de fer pure. Nous montrons que la propagation de décrochement le long de la dislocation induit un échauffement local qui favorise la nucléation de décrochements supplémentaires. L'accumulation de ces décrochements permet à la dislocation de parcourir plusieurs distances inter-atomiques. Ces simulations nous permettent de proposer une théorie pour l'explication des observations de D. CaillardIn situ straining tests in high purity α-Fe thin-foils at low temperatures have demonstrated that crystalline defects, called dislocations, have a jerky type of motion made of intermittent long jumps of several nanometers. Such an observation is in conflict with the standard Peierls mechanism for plastic deformation in bcc crystals, where the screw dislocation jumps are limited by inter-reticular distances, i.e. of a few Angstroms. Employing atomic-scale simulations, we show that although the short jumps are initially more favorable, their realization requires the propagation of a kinked profile along the dislocation line which yields coherent atomic vibrations acting as traveling thermal spikes. Such local heat bursts favor the thermally assisted nucleation of new kinks in the wake of primary ones. The accumulation of new kinks leads to long dislocation jumps like those observed experimentally. Our study constitutes an important step toward predictive atomic-scale theory for materials deformation
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Godet, Julien. "Etude par simulations et calculs atomistiques, de la formation de dislocations aux défauts de surface dans un cristal de silicium soumis à des contrainte." Phd thesis, Université de Poitiers, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00154364.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous avons étudié au moyen de simulations atomistiques, la nucléation des dislocations à partir de marche de surface dans un cristal de silicium soumis à des contraintes. Afin de déterminer le potentiel interatomique le mieux approprié à cette étude, nous avons comparé les potentiels semi-empiriques de Stillinger-Weber (SW), Tersoff et EDIP avec des méthodes ab initio sur des calculs de cisaillement homogène {111} <110> du silicium massif, et d'énergies de défauts d'empilement généralisés sur les plans {111}. Les calculs ab initio montrent que la déformation se localise dans les plans du shuffle set, et pour de fortes déformations, les liaisons covalentes de ces plans deviennent métalliques. Pour notre étude, nous avons choisi le potentiel SW qui représente le mieux ces propriétés de cisaillement. A l'aide des potentiels interatomiques, principalement le potentiel SW, nous avons modélisé un cristal de silicium comportant des marches de surface que nous avons soumis à diverses orientations de contraintes. Nous avons montré queles marches sont des sites privilégiés pour l'initiation de la plasticité.
L'analyse des déformations montre la nucléation de dislocations, en
particulier de type 60°, qui ont glissé systématiquement dans des plans du shuffle set. De plus, le type de dislocation nucléée dépend de la contrainte de scission résolue le long des plans de glissement et de la contrainte de Peierls. L'absence de cisaillement précurseur de la nucléation indique un couplage relativement faible entre tension et cisaillement des plans de glissement, contrairement aux métaux. Ce mécanisme de nucléation a été validé par un calcul ab initio, où une dislocation 60° a été nucléée dans un plan du shuffle set. Cependant, l'activation de ces sources est difficile pour les marches de faible hauteur. Finalement, nous avons montré que les liaisons pendantes de surface facilitent la rupture/recombinaison des liaisons atomiques
nécessaires à la nucléation.
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Guénolé, Julien. "Étude par simulations à l'échelle atomique de la déformation de nanofils de silicium." Thesis, Poitiers, 2012. http://www.theses.fr/2012POIT2321/document.
Full textAbstract:
L'étude des nano-objets en matériau semi-conducteur a révélé des propriétés mécaniques exceptionnelles, différentes de celles observées dans le massif. Outre l'intérêt technologique majeur qu'ils représentent à travers la miniaturisation toujours plus poussée des systèmes électroniques, leurs caractéristiques intrinsèques en font des objets particulièrement bien adaptés pour des études fondamentales. Dans ce contexte, nous avons étudié le déclenchement de la plasticité dans les nano-fils de silicium, les premiers stades de la plasticité étant en effet déterminants pour l'évolution ultérieure du système. Le silicium est ici considéré comme un semi-conducteur modèle. Pour cette étude, nous avons utilisé des simulations atomistiques qui sont parfaitement appropriées à l'analyse détaillée de la structure atomique des nano-objets. Après avoir contextualisé notre étude tant du point de vue de l'expérience que de celui des simulations, nous présentons les techniques numériques que nous avons utilisées. Nous décrivons ensuite l'étude de la déformation de nano-fils monocristallins, révélant notamment le rôle majeur des surfaces et l'activation d'un système de glissement jamais observé dans le silicium massif. Ce système de glissement est analysé en détail, et son activation est expliquée notamment au moyen de calculs ab initio. Enfin, nous avons considéré la déformation de nano-fils coeur-coquille cristal-amorphe et mis en évidence un comportement différent de celui observé pour les nano-fils monocristallins. Ainsi, des défauts natifs à l'interface cristal-amorphe semblent agir comme des germes favorisant la nucléation de la première dislocation qui va initier la plasticitéThe study of semiconductor nano-objets has revealed amazing mechanical properties, different from what is commonly observed in bulk. Besides the technological interest of these objects, due to the ever more pronounced miniaturization of electronic devices, their intrinsic specificities make them particularly well suited for fundamental studies. During this thesis, we have thus studied the onset of plasticity in silicon nanowires, the first stages of plasticity being indeed deciding for the subsequent evolution of the system. Silicon is here considered as a model semiconductor. For that study, we have used atomistic simulations, which are well appropriate for the detailed analysis of the nano-objects atomic structure. We first recall the context of that study, both from the experiments and simulations points of view. We then present the numerical methods used. Thestudy of the deformation of monocrystalline nanowires is then described; it reveals in particular the deciding role of surfaces, and the activation of one slip system never observed in bulk silicon. This slip system is analyzed in details, and its activation is explained notably thanks to ab initio calculations. Finally, crystalline-amorphous core-shell silicon nanowires are considered; and shownto exhibit a different behavior from that of monocrystalline nanowires. Indeed, native defects at the crystalline/amorphous interface seem to act as seeds, favoring the nucleation of the first dislocation which gives rise to the plasticity
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Haziot, Ariel. "Mouvement des dislocations dans l’hélium-4." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066092.
Full textAbstract:
Nous avons découvert que les cristaux d'hélium-4 présentent une plasticité géante dans la limite des très basses températures si l'on élimine toutes leurs impuretés. Les cristaux d'hélium de pureté absolue ne résistent pratiquement pas au cisaillement dans une direction particulière, même sous contrainte extrêmement faible et au voisinage du zéro absolu (0,01 Kelvin). Ce phénomène est un exemple spectaculaire de plasticité car nous avons montré qu'il est une conséquence du glissement de dislocations le long des plans de base de la structure hexagonale compacte. L'amplitude de ce glissement est très grande et sans dissipation ce qui réduit l'un des coefficients élastiques d'environ 80% même sous l'effet de contraintes extrêmement faibles (1 nanobar). On notera cependant que, contrairement à la plasticité classique, il s'agit d'un effet réversible. Il disparaît dès que des traces d'impuretés s'attachent aux dislocations ou si la température augmente au-delà de 0,3 Kelvin ce qui induit des collisions entre les dislocations en mouvement et les phonons thermiques. Ce dernier phénomène nous a permis de mesurer la densité de dislocations (de 10^4 à 10^6 par cm^2) et leur longueur libre. Cette longueur est très grande (50 à 200 micron) et prouve que les dislocations sont peu connectées, vraisemblablement groupées en sous-joints de faible désorientation. Une dernière série d'expériences a mis en évidence l'existence d'une vitesse limite de déplacement des dislocations en-dessous de laquelle les impuretés suivent le mouvement des dislocations. Nous tenterons de comparer ce comportement à celui de cristaux classiquesWe have shown that the shear modulus of Helium-4 single crystals is highly reduced in one particular direction if their dislocations are free to move. This "Giant Plasticity'' occurs at low enough temperature where thermal phonons disappear and probably down to absolute zero if Helium-3 impurities are suppressed. By studying single crystals with various orientations, we have identified the gliding plane of the dislocations: it is the basal plane of the hcp structure. We found no dissipation in the giant plasticity region and a linear elastic behavior for single crystals down to 10 mK and nanobar stresses. This suggests that dislocations are strings moving freely with no measurable Peierls barriers to overcome, as assumed in the Granato-Lücke theory. We have also demonstrated that the dissipation occurring at higher temperature is due to collisions with thermal phonons. It allowed us to measure precisely the dislocation densities (10^4 to 10^6 cm^-2 depending on crystal quality) and lengths (50 to 200 micron) and to show that these dislocations are grouped in sub-boundaries, consequently poorly connected. These results rule out most existing scenarios for a possible supersolidity of solid Helium-4. A last series of experiments gave us the evidence for a critical dislocation speed under which the impurities bound to the dislocations can follow their motion. A comparison with classical crystals is interesting
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Taupin, Vincent Fressengeas Claude. "Incompatibilité de réseau et organisation collective des dislocations." [S.l.] : [s.n.], 2007. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/2007/Taupin.Vincent.SMZ0725.pdf.
Full text
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Coupeau, Christophe. "Etude in situ de la déformation plastique par microscopie à force atomique." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2255.
Full textAbstract:
L'objectif general de ce travail est d'analyser la structure fine des lignes de glissement et d'etudier la cinetique de leur formation. Il s'insere plus largement dans le cadre d'une meilleure comprehension des mecanismes de deformation plastique qui ont eu lieu dans le volume, a partir des effets engendres en surface. Un dispositif experimental, constitue d'une micromachine de compression couplee a un microscope a force atomique, a ete concu et mis au point. Il permet une visualisation in situ de l'evolution de la topographie de la surface d'une eprouvette en cours de deformation a une echelle inferieure au nanometre, et il est tout a fait adapte a l'observation de l'emergence des dislocations. Les premieres etudes ont montre la grande homogeneite de deformation de monocristaux de fluorure de lithium. Les lignes de glissement de faibles hauteurs, correspondant au passage d'un tres petit nombre de dislocations, sont reparties de facon aleatoire. L'analyse statistique des marches suivant leur taille et leur repartition et la determination experimentale de differents parametres (nombre moyen de dislocations par ligne de glissement n#d##l, coefficient de cisaillement , coefficient de durcissement local ) confirment le blocage rapide des sources de frank-read dans le volume et l'activation ulterieure de sources secondaires qui contribuent a l'essaimage des lignes de glissement observees en surface. Les mesures conjointes de la deformation et de la densite de marches en surface permettent de determiner la densite de dislocations stockees dans le materiau. Il existe ainsi, des les premiers stades de deformation plastique, un pourcentage important de dislocations qui n'ont pas encore emerge en surface et qui contribuent a la deformation macroscopique du cristal. Une etude similaire a ete realisee sur la phase monocristalline d'un superalliage base ni et donne lieu a des resultats tout a fait differents
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Fivel, Marc. "Etudes numériques à différentes échelles de la déformation plastique des monocristaux de structure CFC." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0130.
Full textAbstract:
Un modèle de comportement élasto-visco-plastique des monocristaux de structure cubique à faces centrées est développé. Les relations de comportements sont fondées sur des mécanismes physiques impliqués lors de la déformation : les mouvements des dislocations et leurs interactions. Les paramètres utilisés ont une signification physique précise et leurs valeurs numériques sont obtenues à l'aide d'identifications sur des résultats expérimentaux. Le modèle est intégré numériquement par la méthode des éléments finis puis validé sur l'essai de traction uniaxiale dont la courbe d'écrouissage à trois stades est correctement restituée. Des résultats provenant d'une échelle inférieure complètent l'analyse. A cette fin, un code numérique simulant le comportement des dislocations à l'échelle mésoscopique est utilisé. Le programme existant est amélioré tant en précision qu'en efficacité : une nouvelle expression de la tension de ligne est introduite, les effets de bords sont limités par la «méthode de la sphère» et des techniques d'accélération sont incorporées. Malgré ces nouveautés, le programme reste trop lent pour que les lois macroscopiques soient directement accessibles. Par contre, le code mésoscopique est adapté au traitement de problèmes impliquant des volumes restreints contenant peu de dislocations. Il est cependant nécessaire d'introduire préalablement une gestion des conditions aux limites. Le cas des forces images engendrées par la présence d'une surface libre est traité en utilisant le principe de superposition ainsi que des opérateurs de la théorie du contact. Cette démarche numérique est validée en la comparant à une résolution analytique. Le problème des films minces est résolu en extrapolant la méthode au cas où deux faces sont libres. La prise en compte de conditions aux limites complexes est traitée par résolutions en éléments finis. Le code mésoscopique est incorporé dans CASTEM2000 et une première application est effectuée sur l'essai de nanoindentation.
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Al, Zohbi Maryam. "Contributions to the existence, uniqueness, and contraction of the solutions to some evolutionary partial differential equations." Thesis, Compiègne, 2021. http://www.theses.fr/2021COMP2646.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous sommes principalement intéressés à l’étude théorique et numérique de quelques équations qui décrivent la dynamique des densités des dislocations. Les dislocations sont des défauts microscopiques qui se déplacent dans les matériaux sous l’effet des contraintes extérieures. Dans un premier travail, nous démontrons un résultat d’existence globale en temps des solutions discontinues pour un système hyperbolique diagonal qui n’est pas nécessairement strictement hyperbolique, dans un espace unidimensionnel. Ainsi dans un deuxième travail, nous élargissons notre portée en démontrant un résultat similaire pour un système d’équations de type eikonal non-linéaire qui est en fait une généralisation du système hyperbolique déjà étudié. En effet, nous prouvons aussi l’existence et l’unicité d’une solution continue pour le système eikonal. Ensuite, nous nous sommes intéressés à l’analyse numérique de ce système en proposant un schéma aux différences finies, par lequel nous montrons la convergence vers le problème continu et nous consolidons nos résultats avec quelques simulations numériques. Dans une autre direction, nous nous sommes intéressés à la théorie de contraction différentielle pour les équations d’évolutions. Après avoir introduit une nouvelle distance, nous construisons une nouvelle famille des solutions contractantes positives pour l’équation d’évolution p-LaplaceIn this thesis, we are mainly interested in the theoretical and numerical study of certain equations that describe the dynamics of dislocation densities. Dislocations are microscopic defects in materials, which move under the effect of an external stress. As a first work, we prove a global in time existence result of a discontinuous solution to a diagonal hyperbolic system, which is not necessarily strictly hyperbolic, in one space dimension. Then in another work, we broaden our scope by proving a similar result to a non-linear eikonal system, which is in fact a generalization of the hyperbolic system studied first. We also prove the existence and uniqueness of a continuous solution to the eikonal system. After that, we study this system numerically in a third work through proposing a finite difference scheme approximating it, of which we prove the convergence to the continuous problem, strengthening our outcomes with some numerical simulations. On a different direction, we were enthused by the theory of differential contraction to evolutionary equations. By introducing a new distance, we create a new family of contracting positive solutions to the evolutionary p-Laplacian equation
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Mariani, Jean-Luc. "Etude de l'activité recombinante des dislocations dans le silicium FZ et CZ." Aix-Marseille 3, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX30017.
Full textAbstract:
Dans ce travail nous avons mesure l'activite recombinante des dislocations dans le silicium en fonction de differents parametres: le caractere cristallographique des dislocations, leur densite de defauts geometriques, la teneur en oxygene du materiau. Pour cela, deux configurations de dislocations ont ete developpees; des nappes planes dans les echantillons (001) et des distributions homogenes de dislocations dans les orientations (001) et (111). Dans des diodes contenant ces deux configurations, ont ete realisees des mesures photoelectriques en utilisant les methodes lbic et svp. Elles ont permis de mettre en evidence une triple correlation entre les variations du photocourant, la longueur de diffusion locale et les densites de dislocations. Des experiences comprenant des observations par ebic et des mesures capacitives ont complete ces resultats experimentaux. Cette correlation nous a permis de definir une grandeur caracteristique associee aux dislocations: la vitesse de recombinaison. Nous avons constate que seules les dislocations 60#o ont une activite recombinante notable, que la vitesse de recombinaison augmente avec la temperature de nucleation des dislocations et avec la teneur en oxygene des materiaux dans lesquels elles sont developpees. Ces resultats ont ete interpretes en considerant que l'origine de l'activite recombinante des dislocations peut etre attribuee a un nombre d'accidents geometriques (doubles decrochements) plus nombreux dans les partielles 90#o que dans les 30#o. Enfin, la comparaison de la vitesse de recombinaison des dislocations mesurees dans le silicium fz et cz montre que l'oxygene est responsable d'une activite superieure des dislocations dans le silicium cz. Parmi les explications possibles de cet effet, on peut retenir un effet indirect de l'oxygene, ce dernier produisant, en precipitant sous la forme de sio#2, des obstacles au mouvement des dislocations qui prenn
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Zafrany, Michael. "Contribution à l'étude des dislocations dans InP dopé et non dopé." Toulouse, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAT0024.
Full textAbstract:
La plasticite d'inp non dope, dope soufre et arsenic est etudiee par une nouvelle technique de fluage, le fluage elementaire, dans un domaine de temperature 423-1023 k. La deformation d'inp et inp:s est observee en microscopie electronique in situ; le fonctionnement des sources de dislocations est examine. L'ensemble des resultats est exploite a l'aide des divers modeles de plasticite. La perturbation des proprietes electroniques par les dislocations est mise en evidence par photoluminescence locale
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Deschamps, Julein. "Directions de croissance et morphologie des microstructures en solidification cristalline directionnelle." Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11052.
Full textAbstract:
La these porte sur les effets d'anisotropie induits par croissance d'interfacerugueuse en solidification directionnelle. Ceux-ci se manifestent notamment par des directions de croissance variables des structures et des phenomenes morpho- logiques associées importants : dissymetrie, long cortege de branchements, instabilites. Cette etude est menee dans un premier temps sur des structures homogenes avant d'^etre etendue a des situations inhomogenes. Lorsque la vitesse de croissance augmente, la direction de croissance des dendrites s'oriente depuis une direction macroscopique donnee par le gradient thermique jusqu'a une direction microscopique axée par les symetries cristallines. Leur etude experimentale exhaustive a fourni ici un grand nombre de donnees dont le traitement a revele une symetrie interne. Celle-ci conduit a la selection d'une loi d'orientation fonction du nombre de Peclet et de l'ecart entre les directions fixes macroscopique et microscopique du probleme. Une nouvelle definition de la taille caracteristique des structures a cependant permis d'exprimer l'orientation relative des dendrites en fonction du seul nombre de Peclet par une courbe devenue independante de l'angle entre les deux directions fixes. La nouvelle loi ainsi obtenue est universelle car elle est independante de l'intensite du gradient thermique, des caracteristiques d'anisotropie et m^eme de la nature de l'alliage solidifie. Enfin, l'application locale aux fronts inhomogenes des resultats obtenus sur les fronts homogenes permettent de comprendre la dynamique propre engendree par des variations de taille de structures, d'orientation et d'intensite du gradient thermiqueThe thesis adresses the implications of anisotropy induced by rough interface growth in directional solidification. They notably include variable growth directions and dramatic morphological effects such as asymmetry, set of very large sidebranches and instabilities. The study is first focused on homogeneous structures before being widened to inhomogeneous situations. As the growth velocity increases, the growth direction of dendrites turns from a macroscopic direction given by the thermal gradient to a microscopic direction prescribed by the crystalline symmetries. Their exhaustive experimental study has provided here a large number of data whose analysis reveals an internal symmetry. This symmetry leads to the selection of an orientation's law that is function of the Peclet number and of the angular distance between the fixed directions (thermal gradient and anisotropy). However, a new definition of the characteristic size of the growth structures has led the relative orientation of dendrites to only depend on the Peclet number and to be made independant of the angle between the two prescribed directions. This new law is universal since it is no longer parametrized by the intensity of the thermal gradient, the anisotropy features and the nature of the solidified alloy. Finally, the results obtained on homogeneous fronts are locally applied to inhomogeneous fronts. This enables the understanding of the dynamics implied by the variations of structure size, thermal gradient orientation and thermal gradient intensity
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Taisne, Aude. "Interaction "dislocations/interfaces" dans des bicristaux d'acier austénoferritique : rôle de l'hydrogène sur les défauts." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112305.
Full textAbstract:
Les interfaces internes constituent les lieux de concentration et de relaxation des contraintes pendant la déformation. Par conséquent, les mécanismes d'interaction des dislocations de matrice avec les interfaces et les processus d'accommodation des contraintes doivent être étudiés à l'échelle microscopique en vue de comprendre et, si possible, de contrôler le comportement des matériaux. L'étude microscopique de la déformation sur des bicristaux α/γ a deux objectifs : 1) déterminer l'influence de la relation d'orientation entre les cristaux 2) étudier le rôle de la position d'une entaille faite dans la phase α ou dans la phase γ. Cette étude utilise la combinaison des techniques de microscopie électronique à transmission assistées par la simulation de contraste d'image. Alors que seule la géométrie détermine le type de transfert des dislocations "direct" ou "indirect" dans les joints de grains, les propriétés élastiques des phases jouent un rôle important dans le cas des interfaces interphases. .Internal interfaces are sites at which stress concentrations build-up and possibly relax during deformation. Thus, the interaction mechanisms of lattice dislocations with interphase boundaries and the interfacial stress accommodation processes must be investigated at a microscopic level in order to understand and possibly control the material behavior under mechanical solicitation. The microscopic study of the deformation performed on α/γ bicrystals, has two goals : 1) to determine the influence of the orientation relationship between crystals 2) to investigate the role in the deformation micromechanisms of the position of the notch made in the α-phase or in the γ-phase. This study has been made by using the combination of transmission electron microscopy techniques assisted by image contrast simulation. While only geometry determines the type of dislocation transfer, "direct" or "indirect", in grain boundaries, intrinsic elastic properties of the two phases play an important role in interface interphase processes. .
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François, Armelle. "Effet de la température sur la structure de coeur des dislocations dans les intermétalliques DO : aspects expérimentaux et théoriques /." Châtillon : Office national d'études et de recherches aérospatiales, 1992. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35549511z.
Full text
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Mariani, Gabrielle. "Interactions dislocations-défauts ponctuels dans le silicium monocristallin : quantification de l'effet de puits des dislocations sur les auto-interstitiels par diffusion de l'or." Aix-Marseille 3, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX30004.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous avons etudie les interactions entre les defauts ponctuels (auto-interstitiels, impuretes) et les dislocations dans du silicium monocristallin fz et cz, par diffusion d'or, en fonction de differents parametres tels que la nature cristallographique des segments de dislocation, la concentration initiale en oxygene interstitiel du materiau, le temps de deformation, et la temperature de diffusion de l'or. Pour cela, des mesures de resistance de surface (srt), de transitoires de capacite (dlts), de photoluminescence (pl) ainsi que des observations par microscopie electronique a transmission (tem) ont ete realisees. Cette etude nous a permis de quantifier l'effet de puits exerce par les dislocations sur les auto-interstitiels par la determination d'un coefficient caracteristique d'efficacite de piege gamma. Nous avons obtenu des valeurs de gamma plus importantes, d'une part pour une population de segments de dislocation uniquement de type 60, comparee a une population mixte de segments 60 et vis, et d'autre part, pour des echantillons fz compares aux echantillons cz. Pour ce type de materiau cz, nous avons constate une dependance en temperature de gamma, ainsi qu'un effet de passivation de l'intensite du spectre de photoluminescence d1-d4 lorsque le temps de deformation est prolonge. Les resultats ont ete interpretes par la difference de structure de cur des partielles 90 et 30 des dislocations etudiees. En effet, le cur des partielles 90 possede plus de liaisons pendantes que celui des partielles 30. L'influence de la concentration initiale en oxygene interstitiel sur les valeurs de gamma est due a la formation d'une atmosphere de complexes oxygenes autour de la dislocation, diminuant ainsi son effet de puits. Si cette dislocation peut s'en defaire, par montee ou par simple glissement, les valeurs de gamma peuvent etre restaurees
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Boulogne, Bruno. "Etude par microscopie électronique en transmission et spectroscopie infrarouge des défauts de réseau dans la berlinite AlPO4." Lille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LIL10221.
Full textAbstract:
Caractérisation du contenu en eau des cristaux de berlinite obtenus par voie hydrothermale, et mise en évidence de l'influence de l'eau sur les propriétés mécaniques. Caractérisation des défauts étendus et des dislocations mobiles dans AlPO4 par microscopie électronique en transmission et influence de l'eau sur la mobilité des dislocations
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Walha, Sonda. "Construction de solutions particulières de types ondes progressives pour le modèle de Frenkel-Kontorova et pour l’équation des ondes régularisée." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMIR29.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la construction de solutions particulières de type ondes progressives ou ondes planes pour différentes équations aux dérivées partielles (EDP) et en particulier le modèle de Frenkel-Kontorova et une équation des ondes régularisée. Ce mémoire s’articule comme suit. Le chapitre 1 est destiné à une introduction générale dans laquelle je présente une motivation physique et un résumé de mon travail. Le chapitre 2 est destiné à l’étude d’existence et d’unicité des ondes progressives avec le terme d’accélération. Ce modèle consiste d’un système d’ODE qui décrit le mouvement de particules en interaction. Les applications les plus importantes que nous avons à l’esprit est le mouvement des défauts cristallins appelés dislocations. Pour ce modèle, nous montrons l’existence des ondes progressives sous des hypothèses très faibles. L’unicité de la vitesse a été étudiée ainsi que l’unicité du profil en utilisant les différents types du principe de maximum fort. Comme ce que nous savons, c’est le premier résultat concernant les ondes progressives pour un système accéléré, spatialement discret. Ce chapitre est un article publié à la revue Journal of Dynamic and Differential Equation : Existence and uniqueness of traveling wave for accelerated Frenkel-Kontorova model, Journal of Dynamic and Differential Equation : Volume 26, Issue 24 (2014), page 1133-1169. Le chapitre 3 est réservé à l’homogénéisation numérique du modèle Frenkel-Kontrova dans le cas amortie. Je présente deux méthodes pour calculer l’hamiltonien effectif: la méthode grand temps et la méthode de Newton. Quelques simulations de l’hamiltonien effectif sont fournies. Le chapitre 4 est destiné à l’étude d’équation d’onde dans un domaine périodique. Selon certaines hypothèses, je construis une solution d’onde plane pour le problème approché et je montre que cette solution satisfait certaines propriétés. Je définis un opérateur non local et un terme correcteur afin de contrôler les oscillations de la solution dans l’espace et dans le temps. Je prouve la construction d’une solution d’onde plane pour un problème approché en utilisant la notion de solution de viscositéThis thesis deals with the construction of particular solutions of traveling wave or plane wave for different equations partial derivative (EDP) and in particular the Frenkel-Kontorova model and a regularized wave equation. This memory is structured as follows. The chapter 1 is preserved for a general introduction in which i present a physical motivation and a abstract of my work. In chapter 2, I interested to the study the existence and uniqueness of traveling wave solution for the accelerated Frenkel-Kontorova model. This model consist in a system of ODE that describe the motion particles in interaction. The most important applications ihave inmind in the motion of cristal defects called dislocations. For this model, i prove the exxistence of traveling wave solutions under very weak assumptions. The uniqueness of the velocity is also studied as well the uniqueness of the profile which used ddifferent types of strpng maximum principle. As far as we know, this is the first result concerning traveling waves for accelerated, spatially discrete system. This chapter is an article published in the Journal Dynamic and Differential Equation:Existence and uniqueness of traveling wave for accelerated Frenkel-Kontorova model, Journal of dynamic and Differential Equation : Volume 26, Issue 24 (2014), page 1133-1169. In chapter 3, i interested in the numerical homogenization of fully overdomped frenkel-Kontorova model. I present two methods for computing the effective hamiltonian : large time method and Newton-like method. Some simulations of the effective hamiltonian are provided. Le chapter 4 is preserved to the study a wave equation in a periodic medium. Under certain assumption, i construct a plane wave like solution, and show that this solution satisfy some properties. I define a non- local operator and a term corrector in order to control the oscillations of the solution in space and in time. We prove the construction of a plane wave like solution for the approched problem using the notion of viscosity solution
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Sqalli, Houssaini Abderrahim. "Champs thermiques et mécaniques induits par le mouvement des dislocations." Metz, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1996/Sqalli_Houssaini.Abderrahim.SMZ9605.pdf.
Full textAbstract:
Au cours de la modélisation des comportements des matériaux, il est difficile d'ignorer les processus irréversibles. Ce sont des processus faisant intervenir des déformations inélastiques ou anélastiques s'accompagnant d'une dissipation intrinsèque provoquant un échauffement du solide. Pratiquement, tout phénomène inélastique ou anélastique est lié à la propagation de défauts. L'analyse thermomécanique de tel phénomène montre que la source de chaleur peut être identifiée aux défauts mobiles créant ainsi des gradients thermiques importants. Dans ce travail, nous avons traité les effets dissipatifs et les mécanismes de couplage thermoélastique associés aux mouvements des dislocations. Les outils mis en place sont établis dans un cadre très général mais appliqués à l'étude des effets thermomécaniques de la mobilité uniforme d'une dislocation coin rectiligne dans un milieu élastique. Pour analyser les effets thermomécaniques liés aux mouvements des dislocations, nous avons utilisé le formalisme de la thermodynamique des processus irréversibles. Nous avons ainsi montré que l'existence d'une dislocation mobile dans le milieu se traduit par la présence d'une source de chaleur linéique dissipative. Cette source engendre des variations de la température qui à leur tour engendrent des déformations et des contraintes thermiques. L'analyse de ces champs montre que les couplages thermomécaniques induits par le mouvement des dislocations prises individuellement restent extrêmement faibles. Par contre, l'extension de cette étude au mouvement des dislocations prises collectivement telle que la bande de cisaillement a permis d'aboutir à des effets thermiques très importants. Par ailleurs, l'étude thermodynamique a permis d'introduire la force thermodynamique associée au mouvement de la dislocation. Le calcul de cette force, à partir des différents champs thermomécaniques induits par la présence et le mouvement de la dislocation coin rectiligne, permet d'établir que quelle que soient la vitesse propre et le rayon du cœur de la dislocation, cette force s'identifie bien à celle de peach et koehler et ne peut en aucun cas être causée par les champs thermomécaniques propres de la dislocationIn the context of the modelling of materials behaviors, it is difficult to ignore the irreversible processes. These processes are inseparably connected with inelastic or anelastic deformations and therefore with intrinsic dissipation which leads to an overheating of the solid. In practice, these deformations are associated with the propagation of the lattice defects. A thermodynamical analysis of this phenomena shows that the heat source may be represented by the motion of defects causing an important thermal gradient. In this work, we treated the dissipative effects and the thermoelastic coupling mechanisms associated with the moving dislocations. This is done in a general framework but is used to study the thermomechanical effects of the steady-state quasi-static motion of a straight edge dislocations in an elastic medium. To analyse the thermomechanical effects associated with the moving dislocations, we used the irreversible thermodynamic process. We shown that the existence of a moving dislocation in a medium behaves likes a moving and dissipative straight heat source. This source generates a thermal variations which in turn generate thermal strains and stresses. The analysis of these fields shows that the thermomechanical coupling caused by the moving dislocation remains negligible. Nevertheless, the extension of this study to a situation of a large number of dislocations like a shear band allowed to obtain an important thermal effect. Morever, the thermodynamical study permitted to introduce a thermodynamical force associated with the moving dislocation. The calcul of this force from the different thermomechanical fields introduced by the presence and movement of the dislocation allowed to establish that whatever the speed of the dislocation and the radius of her core, this force is exactly the Peach and Koehler one and it's never due to the proper thermomechanical fields of the straight edge dislocation
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Chemini, Rachida. "Analyse des mécanismes d'attrition dans un cristallisoir. Discrimination des chocs cristaux, parois par un test." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT017G.
Full textAbstract:
L'objectif de cette etude est de caracteriser le phenomene d'attrition present dans les cristallisoirs. Ce phenomene resulte de processus mecaniques tels que les collisions entre cristaux et les parois ou les pales d'un agitateur. Nous avons utilise deux produits modeles: le chlorure de sodium et le chlorure de potassium, de duretes differentes. Les mecanismes d'attrition ont ete mis en evidence dans un cristallisoir agite de laboratoire en presence d'un non-solvant (l'ethanol). L'evolution de la distribution de taille des cristaux au cours du temps mesuree par granulometrie laser fait apparaitre: un ensemble de grosses particules de taille voisine de la taille initiale des cristaux, une population de moyennes et une population de fines. Et l'evolution de la forme des cristaux mesuree par analyse d'image et par microscopie electronique a balayage a permis de discriminer trois mecanismes d'attrition: le detachement des fragments cristallins a partir du cristal parent, l'abrasion des coins et des bords et enfin la brisure qui est l'eclatement du cristal en plusieurs fragments. L'influence des parametres operatoires a ete analysee et une comparaison entre nacl et kcl a ete effectuee. Afin de prevoir les modes d'attrition les plus significatifs, nous avons developpe un test dont l'objectif est d'isoler les mecanismes de choc. Il consiste a projeter un jet de suspension a l'equilibre dans une solution saturee, contre une cible simulant la paroi ou la pale de l'agitateur
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Poty, Alexandre. "Etude de la plasticité dans les métaux hexagonaux à l'échelle atomique : dynamique des dislocations par dynamique moléculaire." Thesis, Metz, 2011. http://www.theses.fr/2011METZ010S/document.
Full textAbstract:
La mise en forme des matériaux passe par la déformation à l'échelle atomique de sa structure. Cette déformation implique la création et le déplacement de défauts tels que les dislocations. La mobilité des dislocations joue un rôle majeur dans la plasticité des matériaux. Il existe différents types de dislocations se déplaçant sur différents systèmes. Actuellement les systèmes de glissement principaux sont bien connus mais les systèmes secondaires, essentiels à la bonne modélisation du comportement plastique, ne le sont pas. Notre travail est de définir les systèmes principaux et secondaires, de les hiérarchiser et de donner une valeur de la contrainte permettant l'activation de la dislocation. Nous avons pour cela choisi d’utiliser la méthode de la Dynamique Moléculaire associée à des potentiels de type Embedded Atom Method (EAM). Nous avons débuté notre étude par la comparaison des performances des différents potentiels de Zirconium et de Titane publiés dans la littérature par rapport aux propriétés plastiques et élastiques obtenues expérimentalement ou par méthode ab initio. Nous avons ensuite étudié les dislocations coins dans les plans prismatiques 1, basal et pyramidal type 1. Nous avons calculé les cissions critiques d'activation de ces dislocations dans le Zirconium et le Titane. Nous nous sommes enfin intéressés aux énergies de fautes des différents plans de glissement du Zirconium et du Titane. Nous avons pour cela calculé toutes les surfaces γ de ces deux métaux. Nous avons comparé les résultats obtenus par dynamique moléculaire à des résultats obtenus par méthode ab initio. Nous avons ensuite donné un classement des différents plans de glissementThe forming of a material requires the deformation at an atomic level of his structure. This deformation involves the creation and movement of defaults like the dislocations. The dislocations mobility plays a major role in the plasticity of the materials. There are different types of dislocations gliding on different gliding systems. Currently the principal gliding systems are well known but the secondary systems aren't. Our work is to define the principal and the secondary gliding systems, to rank them and to calculate the value of the critical resolved shear stress responsible for the dislocation movement. For that we chose to use Molecular Dynamics with EAM (Embedded Atom Method) potentials. We began our studies by comparing the results of several EAM potentials for Zirconium and Titanium to the plastic and elastic properties obtained experimentally or by ab initio calculation.We studied edge dislocations in the prismatic, basal and pyramidal 1 planes. We calculated the critical resolved shear stress of these dislocations in Zirconium and Titanium. Finally we got interested in the fault energies of several gliding planes of Zirconium and Titanium. For that we calculated the γ surfaces of those planes. We compared results obtained by molecular dynamics to results obtained by ab initio calculation. We finally gave a classification of those planes
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Desmedt, Arnaud. "Dynamique moléculaire et transitions de phase dans les cristaux organiques d'intercroissance." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR10514.
Full textAbstract:
Dans les cristaux organiques d'intercroissance de la thiouree (aussi appeles composes d'inclusion), les molecules de thiouree liees entre elles par des liaisons hydrogene, constituent une sous-structure hote sous forme de canaux lineaires et infinis dans lesquels des molecules invitees de taille adaptee peuvent s'inserer. Le but de ce travail etait d'elucider les mecanismes de transition de phase de ces materiaux composites commensurables en analysant l'evolution thermique des proprietes dynamiques et structurales du systeme prototype cyclohexane/thiouree. La methodologie adoptee dans ce travail est basee sur une approche multi-technique. Les proprietes de symetrie des trois phases thermotropiques distinguees par des analyses calorimetriques du compose d'inclusion ont ete sondees par diffraction des rayons x et diffusion raman. L'affinement rietveld de la structure cristalline a temperature ambiante a permis de realiser des simulations numeriques de la dynamique moleculaire et ces resultats ont guide l'interpretation des spectres experimentaux obtenus sur monocristal par diffusion incoherente quasi-elastique des neutrons (iqns) et rmn du deuterium. Grace a la large fenetre temporelle offerte par les spectrometres temps de vol et a retrodiffusion en iqns et a la determination precise des orientations moleculaire offerte par la rmn du deuterium, la dynamique des molecules de cyclohexane a ete sondee dans les trois phases thermostructurales du compose. L'ensemble de ces resultats experimentaux a permis de proposer des mecanismes de mise en ordre des molecules invitees dans les trois phases cristallines, d'identifier les parametres d'ordre gouvernant les transitions de phase et, en se basant sur la theorie des groupes et la
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Scandian, Cherlio. "Conditions d'émission et de multiplication des dislocations à l'extrémité d'une fissure : application au cas du silicium." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL022N.
Full textAbstract:
Les premiers stades de la déformation plastique en pointe de fissure ont été étudiés dans des monocristaux de silicium. Les premières dislocations sont émises sur des défauts du front de fissure, confirmant le caractère hétérogène de la nucléation. L'analyse par topographie aux rayons x des vecteurs de burgers des dislocations développées sous un chargement en mode mixte I + II ou I + III montre qu'il existe une relation entre les systèmes de glissement détectés et le champ de contrainte externe à longue distance dans les éprouvettes chargées en mode mixte. Ceci signifie que, selon toute vraisemblance, le choix des glissements dépend peu de la perturbation induite localement par le champ du défaut. Ensuite, on a étudié in situ sous rayonnement synchrotron la multiplication des dislocations par des expériences d'émission stimulée. Des dislocations issues de sources externes (indentations ou rayures) sont susceptibles de déclencher la formation d'une zone plastique lorsqu'elles coupent le front de fissure. Un mécanisme de multiplication en avalanche des sources fonde sur l'effet précédent est alors propose. Les sources primaires émettent un certain nombre de dislocations sur les plans de cission maximale. La croissance, en général hors d'équilibre, des zones plastiques facilite la déviation hors du plan principal et l'activation d'une source transitoire de type Frank et Read. La partie déviée stimule l'émission la ou elle coupe le front. Le phénomène se répète ensuite de proche en proche le long du front de fissure. La multiplication des sources en avalanche se traduit par un accroissement rapide de la cission moyenne, donc à une croissance rapide de la zone plastique. L’analyse des résultats fait appel aux calculs de l'interaction d'une boucle de dislocation avec une fissure dans une configuration à 3d conforme à la réalité.
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Taupin, Vincent. "Incompatibilité du réseau cristallin et organisation collective des dislocations." Thesis, Metz, 2007. http://www.theses.fr/2007METZ025S/document.
Full textAbstract:
Une théorie multi-échelles des champs de dislocations dans les solides cristallins a été étudiée dans différents cas où la distribution des dislocations est telle que leur champ de contraintes internes soit significatif devant le champ de contraintes appliquées. Cette théorie couple les dynamiques des densités de dislocations statistiques et des dislocations en excès. Ces dernières accommodent les gradients de distorsion plastique et génèrent les champs de contraintes internes. Un modèle 2D a été introduit. Sa première application a été l'intermittence de la plasticité. Ce phénomène est lié aux contraintes internes, qui, associées à l'équation de transport, organisent un mouvement collectif des dislocations, sous forme d'avalanches rapides et localisées. Le modèle a ensuite décrit le fluage en torsion de la glace monocristalline. Les dislocations vis basales en excès accommodent sa déformation. Un effet de taille adoucissant lorsque le rayon est réduit et le comportement original en torsion inverse ont été interprétés. Le modèle a étudié ensuite l'évolution des structures de dislocations lors du vieillissement de monocristaux de glace déformés par fluage en compression. La relaxation des contraintes internes lors du vieillissement augmente la vitesse de fluage alors que l'annihilation des structures reste négligeable. Le modèle a enfin montré que les contraintes internes, générées lors de la propagation d'une bande de Lüders dans les aciers doux, évitent la formation d'une nouvelle bande après vieillissement si le sens de déformation est inversé. Les contraintes internes, associées à l'équation de transport, entraînent la propagation de la bandeA field dislocation theory was studied in various plasticity problems where the dislocation distribution involves internal stresses of the order of applied stress field. This theory couples the dynamics of statistical and excess dislocation densities. The latter accommodate plastic distortion gradients and generate internal stress fields. A 2D model was introduced. As a first application, it reproduced the intermittency of plasticity. This phenomenon is linked to internal stresses which, associated with transport equation, lead to a collective movement of dislocations, in the form of fast and localized avalanches. The model then described the torsion creep of ice single crystals. Excess basal screw dislocations accommodate its deformation. A softening size effect with decreasing radius and the original behavior in reversed torsion were also reproduced. The model then studied the evolution of dislocation structures during the aging of ice single crystals deformed in compression creep. Internal stresses relaxation increase creep rate while dislocation structure annihilation remains negligible. The model finally showed that internal stresses generated during the propagation of a Lüders band in mild steels avoid the nucleation of a new band after aging if the sense of straining is reversed. Internal stresses, associated with transport equation, are responsible for band propagation
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Tetaert, Marlène. "Frustration dynamique et ralentissement critique dans un cristal vitreux." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2001/50376-2001-289.pdf.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous nous intéressons à l'évolution de la dynamique à l'approche de la transition vitreuse d'un cristal vitreux, analogue sur réseau d'un verre conventionnel. La première partie est une étude par simulation numérique (méthode Monte Carlo) d'un modèle d'Ising avec frustration dynamique, introduit pour analyser la dynamique des systèmes vitreux. Par sa définition (spins sur réseau), ce modèle est en bijection directe avec les cristaux vitreux. Les résultats montrent que des frustrations cinétiques locales modifient profondément les propriétés dynamiques et thermodynamiques du système telles que l'organisation spatiale des processus coopératifs, le développement d'un ordre local, l'ergodicité et la fragilité du système. Par contre, quelle que soit l'organisation spatiale des processus coopératifs, leur extension spatiale moyenne apparaît comme une longueur dynamique caractéristique qui gouverne la dynamique du système. D'autre part, les résultats remettent en question, dans le cadre de ce modèle, l'existence d'une singularité dynamique à température non nulle. La deuxième partie est une étude expérimentale de l'évolution de la dynamique d'un cristal vitreux à l'approche de la transition vitreuse. Elle a été menée, sur des dérivés de l'adamantane, qui permettent de suivre en temps réel (par diffraction X conventionnelle et synchrotron) et sur monocristal les relaxations structurales de l'ordre local orientationnel en des points spécifiques de la zone de Brillouin. Cette possibilité est exceptionnelle pour un système non diffusif à paramètre d'ordre non conservé. Elle révèle, en particulier, un mécanisme de ralentissement critique associé à l'approche de la spinodale statique.
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Mompiou, Frédéric. "Contribution à l'étude de la plasticité des quasi-cristaux icosaèdriques AlPdMn et AlCuFe." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30058.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude des mécanismes élémentaires de la plasticité des alliages quasi-cristallins AlPdMn et AlCuFe. Nous avons d'abord étudié les contrastes des dislocations et des fautes de phasons en microscopie électronique à transmission. Dans AlPdMn, nous avons déterminé les vecteurs de Burgers des dislocations et leurs plans de déplacement, dans des échantillons déformés à basse température et sous pression de confinement et dans des échantillons déformés in-situ à haute température. Les résultats montrent que les dislocations se déplacent par montée. Nous avons également établi que le glissement était extrêmement difficile, au moins dans les plans binaires et à haute température. La forme rectiligne et le mouvement visqueux des dislocations indiquent qu'elles se déplacent par nucléation et propagation par montée de paires de crans (jogs). Nous avons transposé à la montée le modèle de Hirth et Lothe pour le glissement dans les cristaux covalents. Nous avons montré que la contribution de la contrainte chimique de sous/sur-saturation de lacunes est de l'ordre de la moitié de la contrainte totale. Les paramètres d'activation (exposant de contrainte, volume et énergie d'activation) prédits par le modèle sont en accord avec les données expérimentales dans AlPdMn. Dans AlCuFe, nous avons montré l'existence d'une plasticité par mouvements de dislocations, probablement par montée.
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Soyez, Thomas. "Étude du glissement des dislocations dans le zirconium." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASP053.
Full textAbstract:
Les alliages de zirconium sont utilisés dans l’industrie nucléaire pour la fabrication des assemblages combustibles (tube guides, gaines et grilles). Afin de correctement prédire le comportement de ces alliages au cours de leur utilisation, il est nécessaire de connaître leur comportement mécanique. La déformation des métaux s’effectue généralement par glissement des dislocations et par maclage. Le zirconium présentant une structure hexagonale compacte, le développement de la déformation plastique est anisotrope. Pour une sollicitation suivant la direction du cristal, le mode de déformation principal correspondant au glissement de dislocations de vecteur de Burgers ne permet pas d’accommoder la déformation et le glissement de dislocations à vecteur de Burgers ou le maclage doit s’activer. Cette thèse a pour but d’étudier les propriétés de ces dislocations en se basant sur deux approches complémentaires, des observations en microscopie électronique à transmission (MET) et des simulations atomiques.Les observations MET ont permis de mettre en évidence le système de glissement des dislocations : ces dernières ne glissent que dans des plans pyramidaux de première espèce. Le glissement dévié est fréquemment observé entre plans pyramidaux de première espèce. Les dislocations apparaissent rectilignes et orientées préférentiellement dans leur orientation , soit l’intersection entre le plan de glissement et le plan de base. Lors d’essais de traction in situ en MET, le glissement de ces dislocations a été observé et un glissement plus difficile de la dislocation dans son orientation a été démontré. Deux types de glissement ont été observés : un glissement rigide où la dislocation avance en bloc dans son plan de glissement et un glissement visqueux des segments conduisant à la création de macro décrochements.Les simulations atomiques ont permis d’expliquer le glissement dans le plan pyramidal de première espèce via une étude des fautes d’empilement dans les plans possibles de glissement et via la détermination de la structure de cœur de la dislocation vis dans son état fondamental. Cette structure est pilotée par une dissociation en deux partielles non équivalentes dans le plan pyramidal de première espèce. L’étude de l’évolution de la structure de cœur dans son état fondamental sous une contrainte appliquée met en évidence une contrainte de Peierls différente en fonction du sens de la contrainte et démontre un glissement difficile de la dislocation avec une contrainte de Peierls trente fois plus élevée que celle nécessaire pour le glissement de la dislocation . L’activation thermique est donc nécessaire pour permettre à la dislocation vis d’avancer. En température, un glissement par germination de double décrochements a été observé dans des simulations de dynamique moléculaire et a été décrit par une loi thermiquement activée. La dislocation alignée dans une direction présente, quant à elle, une structure non planaire, se dissociant dans son plan de glissement pyramidal, mais également dans un second plan. La nature de ce second plan de dissociation, basal ou prismatique, varie avec le modèle énergétique choisiZirconium alloys are used in the nuclear industry as fuel cladding tubes and structural components of the fuel assemblies. In order to properly predict the mechanical behavior of those alloys throughout their usage time, it is necessary to understand the physical mechanisms controlling plasticity. Deformation in metals is usually accommodated by dislocation glide and twinning. Zirconium has a hexagonal close packed structure and its plastic deformation is anisotropic. For a mechanical loading along the axis of the crystal, the principal deformation mode corresponding to dislocation glide cannot accommodate the deformation and dislocation glide and twinning have to be activated. This thesis aims to study properties of dislocations based on two complementary approaches, Transmission Electron Microscopy (TEM) observations and atomic simulations.TEM observations underlined the glide system of the dislocations, which exclusively glide in first order pyramidal planes even, with cross slip between different first order pyramidal planes being activated at room temperature. dislocations appear rectilinear, with a preferential orientation along the direction which is the intersection between the glide plane and the basal plane. TEM in situ tensile test experiments show that this orientation glide with difficulty. Two types of glide mechanism were observed: a rigid motion where the dislocation keeps its shape while gliding and a viscous motion of these segments leading to the creation of macro-kinks.Atomic simulations rationalize the glide of dislocations in first order pyramidal plane with the existence of stacking faults in the possible glide planes and with a ground state structure of the screw dislocation which dissociates in two non-equivalent partial dislocations in a first order pyramidal plane. The evolution of this structure under an applied stress allowed to obtain the Peierls stress which depends on the direction of the applied stress and underlined a difficult glide: the Peierls stress of this screw dislocation is thirty times greater than the one of the dislocation. Thermal activation appears therefore necessary for dislocation glide. Molecular dynamics simulations evidence a glide of the screw dislocation operating by double kinks nucleation. The structure of the dislocation oriented in its direction is dissociated in its glide plane, i.e. a first order pyramidal plane, and also a secondary plane whose nature varies with the energetic model. This secondary dissociation is expected to explain the difficult glide of this orientation
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Mahendran, Srinivasan. "Modélisation numérique des propriétés de coeurs de dislocations dans l’Olivine (Mg2SiO4)." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R014/document.
Full textAbstract:
Il est aujourd’hui largement accepté que les mécanismes de convection mantellique dans le manteau supérieur sont reliés aux propriétés plastiques de l’olivine constituant principale du manteau supérieur. Ce minéral, un silicate de composition (Mg,Fe)2SiO4, se déforme essentiellement par glissement de dislocations de vecteurs de Burgers [100] et [001]. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons donc choisi de modéliser les propriétés de ces dislocations ainsi que les systèmes de glissement potentiels de l’olivine à partir de calculs à l’échelle atomique. L’ensemble des calculs ont été effectués à l’aide du potentiel THB1. Une fois les structures de cœurs des défauts déterminées, les paysages énergétiques associés au glissement des dislocations ont été analysés par la méthode « Nudge Elastic Band ». A basse pression, la modélisation atomique montre que les systèmes [100](010) et [001]{110} correspondent aux systèmes de glissement primaires de l’olivine. L’étude des paysages énergétiques des dislocations nous permet de plus de rationaliser les observations expérimentales de « pencil glide » reportées dans l’olivine depuis les années 70 et de proposer un mécanisme original de blocage-déblocage pour le glissement des dislocations de vecteurs de Burgers [001]. Enfin, l’application de ce type de modélisation aux conditions de pression du manteau supérieur (0-10 GPa) confirme l’existence d’un effet de durcissement de la pression sur le glissement des dislocations de vecteur de Burgers [100]It is widely accepted that the dissipation of heat from the core to the surface of the Earth through a thermally insulating mantle is only possible by convection process. Mantle convection is responsible for a large number of geological activities that occur on the surface of the Earth such as plate tectonic, volcanism, etc. It involves plastic deformation of mantle minerals. In Earth’s interior, the outer most layer beneath the thin crust is the upper mantle. One of the most common mineral found in the upper mantle is the olivine (Mg,Fe)2SiO4. Knowledge of the deformation mechanisms of olivine is important for the understanding of flow and seismic anisotropy in the upper mantle. The experimental studies on the plastic deformation of olivine highlighting the importance of dislocations of Burgers vector [100] and [001]. In this work, we report a numerical modelling at the atomic scale of dislocation core structures and slip system properties in forsterite, at pressures relevant to the upper mantle condition. Computations are performed using the THB1 empirical potential and molecular statics. The energy landscapes associated with the dislocation mobility are computed with the help of nudge elastic band calculations. Therefore, with this work, we were able to predict the different possible dislocation core structures and some of their intrinsic properties. In particular, we show that at ambient pressure [100](010) and [001]{110} correspond to the primary slip systems of forsterite. Moreover, we propose an explanation for the “pencil glide” mechanism based on the occurrence of several dislocation core configurations for the screw dislocation of [100] Burgers vector
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Nogaret, Thomas. "Approche multi-échelle des mécanismes de plasticité des aciers austénitiques irradiés." Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2007INPG0174.
Full textAbstract:
La plasticité post irradiation des aciers austénitiques a été étudiée grâce à une approche de modélisation multi-échelle. Les mécanismes d'interaction entre dislocations et défauts d'irradiation ont été observés à l'échelle nanométrique par Dynamique Moléculaire. Les simulations ont montré que les dislocations vis et coins se comportent différemment en présence de défauts d'irradiation: les dislocations vis absorbent les défauts alors que les dislocations coins les cisaillent. Cette différence de comportement a été introduite avec réalisme dans un code de Dynamique des Dislocations afin d'étudier à l'échelle du micron la formation des « bandes claires» (bandes de cisaillement sans défaut) par les dislocations mobiles. Les simulations ont permis de déterminer les mécanismes de nettoyage et d'épaississement des bandes claires et ont montré l'importance des effets collectifs entre dislocations dans la formation de ces bandesPlasticity mechanisms in irradiated austenitic steels were studied thanks to a multi-scale modelling approach. The study at the nano scale of interaction mechanisms between dislocations and irradiation defects by Molecular Dynamics showed that edge and screw dislocations behave differently in presence of irradiation defects: screw dislocations absorb the defects whereas edge dislocations shear them. This difference of behaviour was reproduced with fidelity into a Dislocation Dynamics code in order to study at the micro scale the formation of "clear bands" (defect free shear bands) by mobile dislocations. The simulations allowed determining the clearing and broadening pro cesses of clear bands and showed the importance of collective effects between dislocations in clear band formation
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Durocher, Arnaud. "Simulations massives de Dynamique des Dislocations : fiabilité et performances sur architectures parallèles et distribuées." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0423/document.
Full textAbstract:
La Dynamique des Dislocations modélise le comportement de défauts linéiques - les dislocations - présents dans la structure des matériaux cristallins. Il s'agit d'un maillon essentiel de la modélisation multi-échelles des matériaux utilisé par exemple dans l’industrie du nucléaire pour caractériser le comportement mécanique et le vieillissement des matériaux sous irradiation. La capacité des dislocations à se multiplier, s’annihiler et interagir pose de nombreux défis informatiques, notamment sur la manière de stocker et traiter de manière efficace les données de la simulation. L'objectif de cette thèse est de répondre à ces défis que posent les simulations massives de Dynamique des Dislocations dans un environnement parallèle et distribué au travers du logiciel Optidis. Dans cette thèse, je propose des améliorations au simulateur Optidis afin de permettre des simulations plus complexes en utilisant la puissance des super-calculateurs. Mes contributions sont axées sur l'amélioration de la fiabilité et de la performance d'Optidis. La mise en place d'une nouvelle interface d'accès aux données a permis de dissocier l'implémentation des algorithmes de l'optimisation des performances. Cette structure de données permet de meilleures performances tout en améliorant la maintenabilité du code, même lorsque les données sont distribuées. Un nouvel algorithme de gestion des collisions entre dislocations et de formation des jonctions fiable et performant a été mis en place. Des techniques de détection de collision empruntées aux application en temps réel et à la dynamique moléculaire sont utilisées pour accélérer le calcul. S’appuyant sur l’utilisation de la nouvelle structure de données et un traitement des collisions plus élaboré, il permet une gestion de collisions fiable et autorise l'utilisation de pas de temps plus grands. La précision du résultat a été étudiée en se comparant au code NUMODIS, et la performance d'Optidis a été mesurée sur des simulations massives contenant plusieurs millions de segments de dislocations en utilisant plusieurs centaines de cœurs de calcul, démontrant que de telles simulations sont réalisables en un temps raisonnableDislocation dynamics simulations investigate the behavior of linear defects, called dislocations, in crystalline materials. It is an essential part multiscale modelling of the materials, used for instance in the nuclear industry to characterize the behavior and aging of materials under irradiation. The ability of dislocations to multiply, annihilate and interact presents many challenges, for instance in terms of storage and access to data. This thesis addresses some challenges of dislocation dynamics simulation on parallel and distributed computers. In this thesis, I improve the Optidis simulator to open the way to more complex simulations. My contributions focuses mainly on improving the reliability and performance of Optidis. A new interface to access simulation data is proposed to dissociate its implementation form the physical algorithms. This data structure allows better performance as well as better code maintainability, even with distributed data. A new fast and reliable collision detection and handling algorithm has been implemented. Collision detection techniques from the robotics and 3D animation industries are used to speedup the detection process. With the use of the new data structure and a more reliable design, this algorithm enables more precise collision handling and the use of a larger simulation timestep. The precision of the results have been measured by comparing Optidis to Numodis. The performance of the code has been studied on larger scale simulations with millions of segments and hundreds of CPU cores, demonstrating that such simulations can now be achieved
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Raujol, Sonia. "Influence du vieillissement sur le comportement en fluage d'un superalliage pour disques d'une turbine." Toulouse, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAT0015.
Full textAbstract:
Le projet national «Avion de Transport Supersonique du Futur» prévoit la création d’un successeur au Concorde avec une durée de vie quatre fois plus longue et un rendement du moteur amélioré. Dans ce cadre, un nouveau superalliage pour disques de turbine appelé NR3, développé par l’ONERA, a été élaboré à la SNECMA par métallurgie des poudres afin de résister aux nouvelles conditions d’utilisation correspondant à une déformation en fluage à 700°C sous 300 MPa pendant 20000 heures. Un maintien de longue durée sous température de ce type de matériau biphasé entraîne le vieillissement de sa microstructure de précipitation et donc l’effondrement de ses propriétés mécaniques. L’objectif de ce travail est d’étudier, après différents traitements thermiques, l’influence du vieillissement sur la microstructure de précipitation bimodale retenue et d’en déduire la répercussion sur la tenue en fluage à partir de l’étude des micro-mécanismes de déformation. Pour cela, plusieurs techniques expérimentales ont été utilisées : essais de fluage, microscopie électronique en transmission (MET) post mortem et in situ et spectroscopie EDX. Ce travail a permis de montrer que le vieillissement affecte uniquement la population de petits précipités appelés tertiaires qui tend à disparaître. L’observation par MET et la caractérisation des micro-mécanismes responsables de la déformation ont permis de comprendre le rôle essentiel de ces précipités. Ils contrôlent la tenue en fluage par leur taille, la distance qui les sépare, leur chimie et la qualité de leur ordreThe purpose of the national project called «Future Supersonic Transport Airplane» concerns the creation of a successor for Concorde able to have a life time four times longer and an increase of the aeroengine output. A new powder metallurgy superalloy called NR3, developed at ONERA, was then elaborated at SNECMA to be used for turbine disks in order to resist the new real working conditions. They are defined by a creep deformation near 700°C under 300 MPa during 20. 000 hours and the long time maintenance, at such a temperature, of this two-phase alloy, inducing a microstructural change negative for the mechanical properties must be understood. The aim of our work is to study, after different thermal treatments, the evolution of the deformation micro-mechanisms during this microstructural ageing, in order to deduce its impact on the creep resistance of the alloy. Several different experimental techniques were used at different scales: macroscopic creep tests, post mortem and in situ transmission electron microscopy (TEM) and EDX spectroscopy. Finally, a particular emphasis is made on the decrease of the population of the smallest “tertiary” precipitates during ageing. Their important role is revealed by TEM observations through the evolution of the micro-mechanisms responsible for the deformation. It is clearly demonstrated that their dimension, the channel width between them, their chemistry and the quality of their order control at this temperature the variation of the creep resistance of the alloy
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Gérard, Anne. "Etude par rmn de la dynamique locale dans les polymeres cristaux-liquides lineaires." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066499.
Full textAbstract:
La dynamique moleculaire locale en solution et en masse de polyesters aromatiques a ete etudiee par rmn. En solution, la caracterisation des mouvements de chaine et des mouvements locaux des cycles aromatiques a ete realisee grace a la mesure des temps de relaxation longitudinaux des carbones 13. Elle a montre la bonne adaptation des fonctions d'autocorrelation specifiques aux mouvements de chaines des polymeres et l'accord entre les energies d'activation des mouvements des cycles mesurees et determinees par calculs conformationnels. En masse, la rmn du carbone 13 dans les solides a permis, grace a la mesure des tenseurs d'anisotropie de deplacement chimique, de mettre en evidence les differents types de mouvements locaux en fonction de la temperature et de les associer aux processus responsables des differentes transitions mecaniques