Analyse numérique de la microplasticité aux joints de grains dans les polycristaux métalliques CFC

• Main Author: Andriamisandratra, Mamiandrianina
• Format: Others
• Published: École de technologie supérieure 2013
• Online Access: http://espace.etsmtl.ca/1148/1/ANDRIAMISANDRATRA_Mamiandrianina.pdf; http://espace.etsmtl.ca/1148/2/ANDRIAMISANDRATRA_Mamiandrianina%2Dweb.pdf

La rupture par fatigue concerne aujourd’hui encore beaucoup de pièces métalliques soumises en service à un chargement répétitif. À l’échelle de la microstructure, les joints de grains sont connus pour jouer un rôle important dans la tenue en fatigue du matériau grâce au durcissement qu’ils confèrent. Cependant les joints de grains eux-mêmes ou la zone à leur proximité ont souvent été identifiés comme lieux d’amorçage de fissures de fatigue, particulièrement dans le cas des métaux cubiques à faces centrées (CFC). Dans le but de caractériser le comportement micromécanique à proximité de différents types de joint de grain, le comportement à l’interface en traction monotone uniaxiale a été modélisé par la méthode des éléments finis et une loi de plasticité cristalline a été utilisée. De plus, quelques configurations cristallographiques bicristallines ont alors été simulées et leur comportement a été analysé sous un chargement de traction axiale monotone. Le cadre de validité de la modélisation a été restreint à celui des petites déformations (< 5 %). Quatre critères importants dictant le comportement mécanique cristallin ont été identifiés. Il s’agit de la rigidité élastique, du facteur de Schmid des deux systèmes de glissement les plus favorables, et enfin du ratio entre ces deux plus forts facteurs de Schmid traduisant la propension au glissement simple ou multiple. Des simulations de traction sur des monocristaux ont ainsi permis de comprendre l’influence propre de chaque critère sur le comportement macroscopique (contraintes et déformations) et microscopique (glissements cristallins). Les calculs bicristallins ont ensuite mis en évidence l’activation particulière de certains systèmes de glissement à priori non favorables au niveau du joint de grain. Ce phénomène a été associé avec la nécessité d’assurer la compatibilité mécanique de déformation de part et d’autre de l’interface. Le profil de la déformation dans le sens longitudinal de l’éprouvette a montré une baisse systématique de déformation au niveau du joint et dont l’intensité augmente avec la désorientation angulaire entre les deux grains. L’hétérogénéité de la déformation en chaque section de l’éprouvette est quant à elle surtout liée au caractère fortement anisotrope de la plasticité et s’avère plus prononcée lorsque le mode de déformation est assuré par un glissement simple. Enfin, un cas bicristallin qui présentait une compatibilité microscopique des traces de glissement dans le plan du joint de grain a été étudié. Cependant, aucune corrélation avec le profil de glissement n’a été relevée, une cause macroscopique étant plus vraisemblablement à l’origine du profil observé.