Teses / dissertações sobre o tema "Glissement plastique"

Beaucoup d’aciers sont des matériaux multiphasés, dont souvent la ferrite ou fer alpha, de structure CC cubique centrée, est un constituant important sinon le principal. C’est le cas notamment des aciers des cuves des centrales nucléaires du parc français dont EDF est le maître d’oeuvre. Afin de bien comprendre comment ces aciers vont évoluer au cours de la durée de vie des installations, et de savoir le prévoir au mieux, il est important de connaître précisément les mécanismes élémentaires de la plasticité dans les diverses phases métalliques constitutives des structures. Or la plasticité des métaux CC et en particulier de la ferrite reste pour une large part insuffisamment comprise. Ce qui justifie, aux plans théorique et applicatif, les études diverses consacrées à l’amélioration de cette compréhension parmi lesquelles ce travail s’inscrit. Ce travail a bénéficié d’un soutien financier de la part de EDF R&D. Alors que l’on sait depuis un siècle au moins que le principal glissement dans les cristaux métalliques CFC opère sur les plans denses (111) et suit les directions denses <110> dans une large gamme de températures et de situations, la polémique à propos des mécanismes opérant dans les cristaux CC n’est pas encore close : le glissement est-il ou non cristallographique ou bien suit-il l’orientation du plan de cisaillement maximum, observe-t-on une ou des familles de plans cristallins identifiés ou bien n’est-on en mesure que de seulement fixer les directions du glissement, qui s’avèrent les directions denses <111> ? Si la loi de Schmid s’avère bien rendre compte du comportement plastique pour la structure CFC, c’est loin d’être toujours le cas pour la structure CC, en partie du fait des interrogations sur les mécanismes élémentaires. Cette loi est-elle en défaut ou n’est-ce que son contexte est plus complexe ? La loi d’écrouissage pour un monocristal s’établit à l’échelle des populations de dislocations interagissant, elles-mêmes liées aux mécanismes élémentaires de la plasticité. Sa forme pour la structure CC est donc elle aussi assujettie à la clarification des mécanismes élémentaires de mobilité, de déviation et d’intersection des dislocations dont la structure de coeur multi-planaire complique énormément les scénarios. Peut-on encore concevoir des systèmes de glissement indépendants dans ces conditions ? Le présent travail est une nouvelle exploration expérimentale de cette problématique après presque trois décennies de pause durant laquelle les simulations numériques DD et DM ont considérablement éclairé la complexité de la plasticité des cristaux cubiques, CFC notamment et dans une moindre mesure CC. En revisitant les comportements en situations déjà étudiées autrefois avec les moyens expérimentaux d’aujourd’hui et l’appui des apports des simulations numériques aux échelles fines, le travail s’efforce d’apporter des éléments de réponse, pour l’ingénieur comme pour le chercheur, à ces questions toujours ouvertes. Il s’appuie sur des essais menés in situ en microscopie électronique à balayage (MEB) et en microscopie à force atomique (AFM).

Les AMF à base fer se distinguent par la présence d'un couplage entre la transformation de phase et le glissement plastique. Pour caractériser leur comportement thermomécanique, des essais cycliques de chargement mécanique effectués à différentes températures et à différents niveaux de chargement, suivis par chauffage, ont été effectués. Ceux ci nous ont permis de distinguer les spécificités des AMF à base fer comme la non linéarité des interactions inter et intragranulaires, l'évolution des contraintes critiques avec la température, l'effet de la déformation plastique sur celle de transformation et l'activation de la transformation inverse uniquement par chauffage. En s'inspirant des résultats de ces essais, une loi de comportement, intégrant toutes ces spécificités, est proposée. Elle dérive d'une expression de l'énergie libre de Gibbs issue de considérations micromécaniques. Elle présente deux variables internes, la fraction volumique de martensite pour décrire la transformation de phase et le taux de plasticité pour le comportement plastique. Cette loi a été implémentée dans le code éléments finis Abaqus via la subroutine UMAT. Elle a été validée par comparaison des simulations numériques avec les résultats expérimentaux. Suite à cette validation, des applications en AMF à base fer ont été étudiées. Les résultats obtenus ont montré la capacité du modèle à être utilisé comme outil de dimensionnement de structures en AMF à base fer
The Fe-based shape memory alloys (SMAs) present a specific thermomechanical behaviour compared with classical SMAs. In this PhD thesis, experimental thermomechanical tests were performed in order to study such behavior. The applied loading is a tension followed by a significant heating. The loading cycle is repeated at different constant temperatures and maximum stresses. The experimental results show a coupling between two non linear inelastic mechanisms: phase transformation and plasticity. The reverse transformation activated only during heating, the effect of plastic strain on the transformation one, were also analysed. Taking into account all these specificities, a finite element numerical tool adapted to Fe-based SMA structural analysis is proposed. It is based on a developed constitutive model which describes the effect of phase transformation, plastic sliding and their interactions on the thermomechanical behavior. Two scalar internal variables were considered to describe phase transformation and plastic sliding effects. This model was derived from an assumed expression of the Gibbs free energy taking into account, in addition to mechanical and chemical quantities, the non linear interaction quantities related to inter- and intra-granular incompatibilities. The numerical tool derived from the implicit resolution of the non linear partial derivative constitutive equations was implemented in the Abaqus finite element code via the UMAT subroutine. After verification tests for homogeneous and heterogeneous thermo-mechanical loadings, two examples of Fe-based SMA applications were studied. They correspond to Fe-based SMA tightening systems: a fish plates for crane rails and a ring for tubes connection

Le but premier de notre étude a été d'améliorer la technique de mesure de déformation, à la surface d'une éprouvette polycristalline, par microextensométrie. Cette méthode a été appliquée à un acier d'emboutissage, à petite taille de grains, déformé en traction simple jusqu'à 30%. La stéréographie nous a permis de connaître plus précisément trois composantes du tenseur de Green Lagrange, pour chaque cellule, aux six étapes de déformation étudiées. La technique de l'EBSD a aussi été utilisée, afin de déterminer l'évolution de l'orientation cristalline d'environ 130 grains. Un calcul en vitesse a servi à corréler ces deux types d'information pour tenter d'étudier la nature des systèmes de glissement actifs dans ces aciers. Enfin, une confrontation entre ces résultats expérimentaux et ceux obtenus par divers modèles polycristallins (Taylor, autocohérent élastoplastique et viscoplastique), à l'échelle du grain, a été faite. Les conclusions découlant de cette étude sur la déformation de ces aciers sont: -l'existence de bandes de déformation inclinées à 45° par rapport à l'axe de traction, traversant plusieurs grains, -le fait, que la plupart des grains se comportent, au niveau de la rotation cristalline, comme des grains isolés et que dans ce cas, les modèles donnent d'assez bons résultats, -l'existence d'un écrouissage faiblement anisotrope.

Etude experimentale sur des monocristaux en superalliage à base de nickel soumis à des essais à chaud d'écrouissage cyclique à basse fréquence. Observation d'un phénomene d'instabilité plastique accompagné de la formation de lignes de glissement cristallographiques sur le fut de l'éprouvette. Modélisation du comportement élasto-plastique par une généralisation de la loi de schmid. L'extension de la loi de normalite permet de déterminer la direction de l'écoulement plastique et les systèmes actifs du glissement octaédrique. C'est la bifurcation locale de cette loi de comportement qui rend compte de l'instabilite observée

La these se compose de deux parties : etude du glissement des dislocations dans insb et etude de leur montee sous irradiation aux electrons. Le glissement est etudie par microscopie electronique. Mesure de la vitesse des dislocations et de la contrainte locale et comparaison avec les resultats obtenus par d'autres methodes. D'autre part, observation de l'apparition et de la croissance de defauts sous irradiation des electrons de 1 mev, dans un microscope a haute tension

Analyse des microstructures de deformation dans l'alliage de structure l1::(2) en fonction de la temperature afin de comprendre les causes du comportement plastique anormal. A basse temperature, les superdislocations dominent. Analyse de leur structure fine et de leur role de verrou en glissement octaedrique. Etude de l'evolution des structures des dislocations lors de l'augmentation de la temperature d'essai

L'alliage de magnésium AZ31 présente une très faible densité. Cette caractéristique en fait un matériau apprécié pour la conception de structures légères. La limitation principale de son utilisation industrielle est sa mauvaise formabilité et ce en raison de la texture cristallographique des tôles qui s'avère être peu adaptée aux procédés de mise en forme tel que l'emboutissage. Cette texture résultant du laminage initial, l'ambition de ce travail est de la modifier en utilisant la technique de laminage asymétrique et de mesurer l'impact de cette voie sur la formabilité de l'alliage. Il a été montré que l'asymétrie, produite par un différentiel de vitesses de rotation des cylindres du laminoir, induit systématiquement de fortes instabilités plastiques sous forme de bandes de cisaillement. Des techniques de cartographie sur microscope électronique en transmission (ACOM) et à balayage (EBSD) ainsi que des analyses de texture par DRX ont été utilisées pour analyser les mécanismes physiques concourant à l'émergence de cette instabilité. Il résulte de cette analyse que l'asymétrie du laminage provoque une forte activité du système de glissement basal que ne compense ni les autres systèmes ni le maclage. Ceci conduit à une localisation marquée de la déformation plastique et à la ruine du matériau.

La problématique industrielle du thermoformage de composites à fibres longues et matrice thermoplastique s'inscrit dans la volonté de maîtriser la mise en oeuvre de matériaux à hautes performances mécaniques tout en assurant un coût raisonnable de fabrication. Le procédé constitue un challenge car il tente de mettre en forme un matériau au cours de sa transformation: chauffage, transfert sous la presse, pressage et refroidissement combinés. La mise en forme de pièces complexes révèle ainsi l'apparition de défauts tels que des "froissements" de nappes de fibres à l'intérieur des rayons, des porosités et de la mifration de la résine. La simulation de ce procédé de formage n'est pas encore aussi mature, même si des logiciels de drapage ou de thermofromage commencent à apparaître. Les codes de calcul actuels sont très délicats à utliliser sur des zones réparties, alors que malheureusement le point clé de la simulation du thermoformage des composites. Par ailleurs, comme nous pouvons nous y attendre, les résultats de calcul dépendent très fortement d'un "coefficient de frottement", paramètre scalaire ajustable au contenue physique très discutable. L'objectif de ce travail est d'obtenir une meilleure compréhension du procédé de thermoformage assisté par pionçon via l'etude des processus physiques impliqués dans la déformation des plis. En effet, une bonne connaissance du comportement ainsi que la maîtrise de la détermination expérimentale des grandeurs associées à la modélisation favoriseront une meilleure mise en données d'un code de calcul et donc une meilleure simulation du procédé
The industrial problem of thermoforming of composites materials with long fibers and thermoplastic matrix is in the desire to control the forming process at high mechanical performance while ensuring a reasonable cost of manufacture. The process is a challenge cause it attemps fo form a material during its processing: heating, transfer to the press, pressing and cooling. Complex part forming reveals the occurence of detects such as "fiber buckling", porosity and migration of the resin. The simulation of the process is not yet as mature, even if software of draping or thermoforming begin to appear. The current codes are not suitable to use in distributed areas, while unfortunately this is the key point of the simulation. Moreover, as we expect, the calculation results depend very strongly on the friction "friction coeffecient", scalar parameter which is strongly varaible. The objective of this work is to obtain a better understanding of the thermoforming through the study of physical processes involved in the ply deformation. In fact, a good knowledge of the behavior and good determination of experimental parameters associated in the modeling lead to a better data for coding and therefoer a better simulation of the process

Etude du comportement en fatigue plastique de l'acier inoxydable austenitique 316l fatigue sous vide a 20, 300 et 600c dans une gamme de deformations plastiques imposees. Analyse par microscopie electronique en transmission des sous-structures a20 et 600c, les microstructures sont constituees de bandes de glissement persistantes, de murs-canaux des labyrinthes et des structures en echelle evoluant vers la structure cellulaire. A300c, une structure de contraste en cotes de velours est observee. Cette structure est fonction de la deformation plastique et provoque un durcissement cyclique secondaire. Presentation de modeles de formation et d'evolution de microstructures de fatigue

L'apparition récente de nouveaux matériaux dans les structures de chaussée associée à une diminution de l'épaisseur des couches de surface et une augmentation du chargement des poids lourds et de leur fréquence de passage a entrainé de nouvelles pathologies de dégradation. Outre les problèmes d'orniérage bien connus, apparaissent désormais des fissures descendantes (top down cracking) ainsi que des problèmes de décohésion aux interfaces. Ces nouvelles pathologies entrainent des dépenses considérables sur l'ensemble du réseau (environ 15 milliards d'euros par an), particulièrement en zones urbanisées plus sujettes aux dégradations de surface et ne permettent pas d'estimer convenablement les durées de vie de la chaussée, le plus souvent surestimée dans les méthodes de dimensionnement actuelles. Ce travail de doctorat propose une nouvelle approche du contact pneu-chaussée permettant de mieux appréhender les contraintes principales et résiduelles dans une structure de chaussée bitumineuse. A l'aide d'un outil numérique rapide de calcul basé sur une approche semi-analytique (« Semi-Analytical Methods » (SAM)), la géométrie précise du pneumatique est intégrée afin d'obtenir une répartition de pression de contact ainsi qu'un cisaillement surfacique réelle sur la chaussée. Dans un premier temps, un modèle de contact roulant tractif élastique est implémenté pour des cas théoriques simples et validé par des résultats analytiques et numériques de la littérature. Ensuite, ce modèle est étendu pour prendre en compte le comportement élasto-plastique des corps en contact. Ce dernier est comparé à un résultat numérique basé sur la méthode des éléments finis issu de la littérature. Les résultats, pour une application contact pneu-chaussée, montrent une répartition non homogène des contraintes dans la structure et principalement dans les premiers centimètres sous la surface avec des niveaux beaucoup plus importants que peuvent le prédire les modèles actuels qui utilisent une charge uniformément répartie. La pression de contact est comparée aux mesures effectuées par un système nommé TekScan et les champs mécaniques en sous couches sont comparés à ceux d'Alizé-LCPC dans le cas d'une structure simple. Les cisaillements surfaciques sont déterminés dans le cas du roulement tractif. Une application est effectuée sur la modélisation des dégradations des chaussées en surface. Dans un premier temps, des analyses sur le comportement de la chaussée en surface sont effectuées pour une couche de béton bitumineux semi grenu (BBSG) semi-infinie supposée élastique, homogène sous conditions d'accélération, de freinage et de virage. Pour des études sur le top down cracking, des déformations et directions principales sont déterminées et analysées. Ensuite, le modèle de contact élasto-plastique est appliqué sur une couche semi-infinie de grave bitume GB3. Des déformations et contraintes résiduelles générées dans la structure sont déterminées en vue d'une analyse sur les ornières d'instabilité. Une fois validés, ces résultats permettront d'estimer plus fidèlement la durée de vie résiduelle des chaussées mais également de comprendre et d'éviter les mécanismes de dégradation en surface ou proche de la surface
The recent appearance of new materials in road structures associated with surface layers thickness decreasing and the increasing of trucks loading and their passage frequency has led to new pathologies of degradation. In addition to the well-known rutting problems, top down cracking is now appearing as well as problems of decohesion at the interfaces. These new pathologies led to considerable expenditure on the entire network (around 15 billion euros per year), particularly in urbanized areas that are more prone to surface damage and do not make it possible to adequately estimate the lifetimes of the roadway, most often overestimated in current design methods. This doctoral work proposes a new approach of the tire-road contact allowing for better apprehend of the main and residual stresses in a bituminous pavement structure. Using a fast numerical tool based on a semi-analytical approach ("Semi-Analytical Methods" (SAM)), the precise geometry of the tire is integrated in order to obtain a real contact pressure distribution as well as surface shear on the pavement surface. Initially, an elastic tractive rolling contact model is implemented for simple theoretical cases and validated by analytical and numerical results from the literature.Then, this model is extended to take into account the elastoplastic behavior of the bodies in contact. This is compared to a numerical result based on the nite element method from the literature. The application for tire-pavement contact results, show a non-uniform distribution of stresses in the structure and mainly in the rst centimeters below the surface with much higher levels than can be predicted by current models that use a uniformly distributed load. The contact pressure is compared to the measurements made by a system called TekScan and the mechanical elds in sublayers are compared to those of Alizé-LCPC in the case of a simple structure. The surface shears are determined in the case of tractive rolling. An application is carried out on the modeling of surface pavement damage. Firstly, analyzes of the behavior of the surface pavement are carried out for a semi-innite semi-grit asphalt concrete layer supposed to be elastic, homogeneous under conditions of acceleration, braking and turning. For studies on top down cracking, principals deformations and directions are determined and analyzed. Then, the elastoplastic contact model is applied on a semi-innite asphalt agragate layer. Deformations and residuals stresses generated in the structure are determined for an analysis on the instability ruts. Once validated, these results will make it possible to more accurately estimate the residual life of pavements but also to understand and avoid surface or near surfacedegradation mechanisms

La modélisation de l'évolution des textures de déformation des métaux hexagonaux, tels que le titane et le magnésium, et de l'anisotropie plastique des tôles manufacturées nécessitent la connaissance de leur comportement plastique lors des opérations classiques de mise en forme. Pour ce faire, nous caractérisons expérimentalement les mécanismes de déformation mis en jeu au cours de l'essai de compression plane sur plusieurs orientations de monocristaux de titane déformés à l'ambiante et de magnésium déformés à l'ambiante et à 400°C, en conditions de glissement et de maclage multiple, que nous comparons aux simulations numériques de type Taylor-Bishop et Hill généralisées. Ainsi, ce travail se distingue par la réalisation de monocristaux de titane de grandes dimensions, obtenus par cyclage en température autour du transus α↔β. Il a également donné lieu à la mise au point d'une nouvelle technique de détermination précise et univoque des systèmes de maclage par microdiffraction EBSD et analyse des traces associées. Les résultats de nos expériences nous donnent les valeurs suivantes des rapports de cissions critiques résolues sur les différents systèmes: Pour le magnésium, en prenant la cission critique résolue pour le glissement basal égale à 1 : 20 pour les glissements prismatique et pyramidal, 3 pour le maclage {1 0 -1 2} et 10 pour les maclages {1 0 -1 1} et {1 0 -1 3}. Pour le titane, la valeur de référence étant la cission critique résolue pour le glissement prismatique: 5 pour le glissement basal, 4 pour le glissement pyramidal →a, pour le glissement pyramidal →c+→a 2 en traction et 3 en compression, 1,5 pour les maclages {1 0 -1 2} et {1 1 -2 1} et 5 pour le maclage {1 1 -2 2}. Nous avons ainsi pu corréler l'évolution des textures de déformation obtenues au comportement individuel des grains de l'agrégat polycristallin.

Afin de contribuer à une meilleure compréhension et prévision du comportement sous irradiation des aciers des cuves des réacteurs nucléaires à eau sous pression, un programme européen (FP7-IP PERFECT) a été mis en oeuvre associant caractérisations expérimentales et modélisations multi-échelles. Dans ce cadre, la modélisation de la déformation plastique des lattes ferritiques, principal constituant de ces aciers, a été entreprise. A l’état non-irradié, la contrainte d’écoulement -dans les lattes dépend de plusieurs éléments microstructuraux : densité de dislocations, distribution des carbures et friction d’alliage. La technique de simulation par Dynamique des Dislocations (DD) apparaît comme le seul outil quantitatif permettant de prendre en compte explicitement la microstructure du matériau et d’évaluer l’effet de chaque composante. Après une étude bibliographique approfondie, nous avons établi la contrainte associée à la friction d’alliage dans les lattes ferritiques. La modélisation d’un essai de traction par DD montre que le durcissement de la forêt est le mécanisme dominant l’écoulement plastique. Des simulations de l’écrouissage latent permettent aussi d’évaluer quantitativement les interactions entre systèmes de glissement. De plus, les simulations incluant la présence de carbures intragranulaires montrent que ces derniers influencent surtout la densité de dislocations stockées en cours de déformation. Finalement, il a été vérifié qu’une loi de superposition quadratique reproduisait précisément l’influence des différents mécanismes de durcissement. L’effet du glissement dévié a également été étudié. Au vu des observations expérimentales, ce mécanisme est supposé facile dans la ferrite et fonction uniquement de l’état de contrainte locale. Les simulations de DD révèlent un rôle complexe de ce mécanisme. D’une part, la présence de nombreux évènements de déviation conduit à l’ancrage systématique des dislocations mobiles, ce qui constitue un facteur d’écrouissage. D’autre part, aux déformations plus fortes, la déviation de segments vis permet de relaxer certaines concentrations de contraintes dans les microstructures, ce qui représente un mécanisme d’adoucissement. A l’état irradié, par souci de simplification, les seuls éléments durcissants supplémentaires pris en compte ont été les cavités. Leur densité et leur distribution en taille sont issues de simulations de cinétique chimique. D’après des résultats de dynamique moléculaire, une loi de transition d’échelle permet de déterminer, les énergies d’activation pour le cisaillement des cavités. Au final, une méthodologie simple a été implantée dans la simulation de DD. Celle-ci permet de rendre compte de l’effet de la température et de la vitesse de déformation sur le cisaillement. Les dernières simulations montrent que la prise en compte d’une microstructure de cavités réaliste conduit à un durcissement relatif comparable à l’expérience. Les cavités sont alors probablement la source principale de durcissement induit lors de l’irradiation de ces aciers.

La qualité ou les défauts esthétiques des pièces plastiques injectées sont en partie gouvernés par les conditions d'écoulement du polymère fondu durant la phase de remplissage des outillages. Certaines hypothèses, notamment celle d'un glissement à la paroi, ont été avancées dans la littérature pour en expliquer l'origine, mais, faute de moyens adéquats et compatibles avec l'environnement très sévère du procédé, très peu de travaux expérimentaux ont été réalisés pour les confirmer. La présente étude tente de combler cette lacune en analysant la faisabilité d'une méthode originale de visualisation directe des écoulements dans les procédés d'extrusion et d'injection, par vélocimétrie laser à imagerie de particules. Les résultats obtenus pour le procédé d'extrusion sont concluants et confirment la validité de cette méthode. Dans le cas particulier d'un polycarbonate, ils mettent en évidence un glissement à la paroi dès les faibles gradients de vitesse, confirmé par des mesures rhéologiques traditionnelles. Ce glissement peut induire des perturbations, notamment au droit de discontinuités géométriques. La transposition au cas de l'injection, plus délicate, a mis en évidence des difficultés pratiques liées à la sévérité du procédé. Néanmoins, une analyse qualitative a permis de relier les conditions d'écoulement en paroi à l'apparition d'un défaut d'oscillation de front. L'analyse quantitative reste néanmoins à mettre en oeuvre dans des études futures
Quality or aesthetic defects of the plastic parts manufactured by injection moulding process are partly controlled by the flow conditions during filling stage. Sorne hypotheses, notably that of a slipping at the mould wall, are proposed in literature to explain their origin. But, because a lack of appropriate tools, compatible with the very severe environment of plastic processing, they have not been confirmed yet by experimental works. The present study tries to fill up this lacuna by analysing the validity of an original method of direct visualization of flows in extrusion and injection moulding processes by particle image velocimetry. Results obtained for extrusion experiments are conclusive and confirm the validity of this method. ln the particular case of a polycarbonate, they obviously show a wall slip phenomenon; confirmed by classic rheological measurements. This wall slip can lead the perturbations of the flow, especially near the geometrical discontinuities. The transposition in the injection moulding case, more delicate, clearly shows the practical difficulties related to the process environment. Neverthelesse, a qualitative analysis allows to relate the flow conditions at the mould wall with the appearance of a defect on the surface of the part. The quantitative analysis remains however to be confirmed in future studies

Etude experimentale sur le superalliage soumis a une charge cyclique uniaxiale suivant la direction de croissance 001 et les orientations 111, 011 et 123 a 650 c et 900c. Analyse des courbes d'ecrouissage cyclique. Caracterisation des systemes de glisement associes aux grandes deformations plastiques. Description par un modele de l'influence quantitative de l'orientation sur les courbes, d'ecrouissage cyclique. Mise en evidence du role preponderant de la periode de propagation des fissures sur l'endommagement. Prevision theorique de la duree de vie en fatigue en utilisant des donnees de fissuration etablies pour une orientation donnee

Etude detaillee de l'evolution de la structure fine des dislocations dans une large gamme de temperature autour du pic de limite elastique (600-700c). Analyse cristallographique de la structure ordonnee l1::(2) et des defauts plans de cette structure. Presentation, a partir de cette analyse, des resultats des simulations atomiques de paroi d'antiphase. Calcul de forme et d'energie de dislocations en elasticite anisotrope. Analyse du mecanisme de formation des defauts d'empilement. Etude, en fonction de la temperature d'essai, de la structure fine des dislocations. Influence d'une variation de composition sur la morphologie des dislocations

L’objectif principal que l’on espère atteindre pour ces travaux de recherche est de définir un modèle d’amorçage des fissures en fatigue pour l’alliage durci par précipitation. Les travaux de ma thèse consistent à étudier les effets de différents états métallurgiques (taille des grains, la taille de précipiter et des distributions de taille associés) sur l’irréversibilité de la déformation plastique, pour les éprouvettes sollicitées à une amplitude de déformation plastique constante. Mes travaux consistent en premier temps à obtenir quelques nuances de matériaux par les traitements thermiques. Dans le second temps, les essais de fatigue sont menés jusqu’en phase d’amorçage des fissures. Les analyses et les observations sont faites par la suite avec multiple techniques expérimentales (microscope à force atomique (AFM), microscopie électronique en transmission (MET), microscopie électronique à balayage (MEB) et electron backscattered diffraction (EBSD)). Les résultats partiaux de ma thèse ont montré qu’il existe une corrélation assez prometteuse entre les comportements mécaniques et les comportements d’irréversibilité de la déformation plastique (microreliefs ou extrusions) étudiés par AFM, MEB et MET. Ces comportements ont une dépendance non négligeable sur les états métallurgiques (taille de grain et précipité ainsi que leurs distributions). L’apparition des fissures est favorisée quand les paramètres d’irréversibilités de la déformation plastique (la hauteur d’extrusion critique et le taux critique d’irréversibilité de la déformation cumulée dans une bande) respectent une certaine condition d’amorçage des fissures
The main objective of this thesis is to investigate the influence of local behaviour related to metallurgical parameters (grains and precipitated sizes) on damage mechanism. In this work, the effects of metallurgical states (grain size, precipitate size and size distributions associated with), under one constant plastic deformation amplitude on irreversibility of plastic deformation are investigated. For this purpose, it is necessary to obtain a range of well controlled precipitate size with a same grain size and inversely. The fatigue tests are conducted until crack initiation phase. The analysis and observations are made subsequently with multiple experimental techniques (atomic force microscope (AFM), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), and electron backscattered diffraction (EBSD)). This partial results of my thesis have shown that the correlation that exists between the mechanical behavior and the behavior of the irreversible plastic deformation (microreliefs or extrusions) studied by AFM, SEM and TEM is very promising. Moreover they are found to have a significant dependence on metallurgical states (grain size and precipitate their distributions). When the parameters of the irreversible plastic deformation (extrusion height criticism and critical rate of irreversible strain accumulated in a band) meet certain conditions, the nucleation of cracks is favored

Ces travaux ont pour but d'évaluer l'apport de la modélisation numérique pour étudier la modification de la plasticité des polycristaux métalliques par l'hydrogène absorbé. De précédents travaux ont proposé une quantification expérimentale de cet effet, grâce à des mesures par microscopie à force atomique (AFM) des marches de glissement émergeant à la surface d'agrégats polycristallins (316L), chargés ou non en hydrogène.Après avoir étudié l'impact de la modélisation géométrique sur la précision des résultats numériques, nous proposons une méthode permettant d'analyser les résultats AFM grâce à la modélisation numérique, en prenant en compte le niveau de déformation plastique à l'échelle du grain et le fait que les mesures AFM sont des projections des dimensions "réelles" des marches de glissement: le nombre de marches de glissement émises et l'espacement inter-marche. Ces quantités permettent alors de comparer les comportement plastiques observés expérimentalement sur différents agrégats, et donc de quantifier l'impact de l'hydrogène absorbé sur le développement de la plasticité.Nous étudions ensuite la capacité du modèle numérique pour modéliser une modification de la plasticité à l'échelle intragranulaire: des hétérogénéités sont introduites au sein d'un modèle de grain et l'impact sur la distribution de la déformation plastique résultante est analysée
The modification of plasticity observed in hydrogen-charged metalic polycristals has been studied using numerical modeling (Finite Element Method). This effect has been quantified by a previous study using Atomic Force Microscopy (AFM), by measuring the slip steps forming at the surface of (hydrogen-)charged or uncharged 316L polycristals. However the heterogeneity of the strain field in a polycristal makes it difficult to compare precisely the results from different grains and aggregates.After analyzing the impact of the geometrical modelling on the numerical results, this present study porposes a method using numerical simulations (Crystal Plasticity model) to access the local plastic strain field at grain scale, and improve the analysis of the AFM results. The projections of the slip step "real" dimensions into AFM measures (heights and spacings) are taken into consideration in order to convert AFM data into data that are directly linked to plastic activity: the average number of dislocations and slip step spacing. This quantities make it possible to compare the experimental plastic behaviours of the differents agregates in order to quantify the impact of the hydrogen absorption.The capacity of the crystal plasticity model to simulate plasticity modification at intragranulare scale is then studied by implementing material heterogeneities within a grain model, and the resulting modification of the slip developpement within the grain is then analyzed

Le but de ce travail est l'obtention d'une loi de comportement plastique à grands taux de déformationdes monocristaux métalliques à structures cubiques en accord avec les résultats expérimentaux sélectionnés dans la littératures et suffisamment maniable pour être utilisable dans un code de simulation des monocristaux et/ou dans des modèles de passage micro-macro.
Le comportement est décrit par des relations simples mais dans lesquelles les principaux mécanismes physiques sont inclus : interactions entre les dislocations de différents systèmes, génération-annihilation des dislocations, seuil d'écoulement des dislocations et viscosité du matériau.
Une identification de ce modèle est faite pour le cuivre en utilisant des résultats caractéristiques extraits de la littérature.
Pour intégrer ces relations, un programme informatique utilisant la méthode des éléments finis en trois dimensions a été spécialement conçu pour la simulation des agrégats de monocristaux. Les résultats de simulations d'essais de traction dans différentes conditions (géométrie de l'éprouvette, orientation cristalline...) sont en bon accord qualitatif avc les résultats expérimentaux (rotation du réseau, nombre et qualité des systèmes actifs, glissements accumulés) prouvant que le modèle proposé est adapté à la description du comportement plastique des monocristaux.
A l'aide du programme, l'influence des paramètres physiques du modèle sur le comportement du monocristal est également analysée.