Mesure et modélisation du comportement magnéto-mécanique dissipatif des matériaux ferromagnétiques à haute limite élastique sous chargement multiaxial: application aux génératrices à grandes vitesses pour l'aéronautique

• Main Author: Rekik, Mahmoud
• Language: fra
• Published: École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan 2014
• Subjects: [PHYS:MECA:MSMECA] Physics/Mechanics/Materials and structures in mechanics; [PHYS:MECA:MSMECA] Physique/Mécanique/Matériaux et structures en mécanique; [SPI:MECA:MSMECA] Engineering Sciences/Mechanics/Materials and structures in mechanics; [SPI:MECA:MSMECA] Sciences de l'ingénieur/Mécanique/Matériaux et structures en mécanique; Contrainte biaxiale; corrélation d'images numériques; diffraction des rayons X; magnéto-élasticité; susceptibilité magnétique; pertes par hystérésis; magnétisme; hystérésis; dissipation; fréquence; fer-silicium à grains non orientés; fer-cobalt; haute limite d'élasticité; fer-silicium NO; modélisation micro-mécanique; loi de comportement
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01022105; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/01/04/99/03/PDF/These_MahmoudREKIK.pdf

Les travaux de recherche discutés dans ce manuscrit concernent la conception des générateurs de puissance électrique pour l'aéronautique. L'augmentation de la puissance massique de ces équipements passe par une augmentation des vitesses de rotation, donc une augmentation des contraintes. Un premier point est de s'assurer de la bonne tenue mécanique des matériaux. Un deuxième point est de pouvoir prendre en compte les modifications du comportement magnétique (et donc in fine du couple) lorsqu'ils sont soumis à un état de contraintes multiaxial. L'étude présentée vise en particulier à illustrer l'influence d'états de contraintes biaxiaux sur le comportement magnétique des matériaux constitutifs du rotor. Le défi repose sur la mise en place de méthodes de caractérisation du comportement magnéto-mécanique dissipatif uniaxial et multiaxial des nuances développées par Aperam et utilisées par Thales Avionics pour leurs applications aéronautiques (en FeCo-2V et Fe-3%Si à grains non orientés). Des essais non conventionnels seront effectués sur des échantillons en forme de croix de manière à s'approcher des contraintes réellement subies par le rotor. Les essais sont effectués sur la machine d'essai triaxiale Astrée du LMT-Cachan. L'état de contraintes est estimé par corrélation d'images et par diffraction des rayons X. Des mesures magnétiques anhystérétiques, du champ coercitif et des pertes d'énergie sous contraintes sont reportées. D'autre part, un modèle multi-échelle multiaxial, décrivant le comportement d'un VER (volume élémentaire représentatif) à partir de l'équilibre énergétique à l'échelle microscopique est présenté. L'approche est fondée sur la comparaison des énergies libres de chaque domaine. Une comparaison probabiliste est faite pour déterminer les variables internes que sont les fractions volumiques des domaines. Différentes stratégies envisageables pour modéliser la dissipation statique sont discutées. Puis nous présentons l'approche magnéto-élastique que nous avons retenue visant à une meilleure considération de l'effet de la contrainte sur le comportement des matériaux ferromagnétiques.