Contexte :

Le comportement élasto-plastique d’un matériau métallique polycristallin ayant subi de grandes déformations présente un caractère anisotrope du fait notamment d’un écrouissage orienté en fonction des directions du chargement mais également de l’évolution de sa texture (distribution des orientations cristallines).
La rotation des grains (monocristaux) avec la déformation tend en effet à concentrer les orientations cristallines dans des directions privilégiées ce qui accentue l’anisotropie de la réponse globale du polycristal et ce, d’autant plus que le comportement des monocristaux est lui-même fortement anisotrope.
Une description précise du comportement élasto-plastique macroscopique de tels matériaux implique d’intégrer dans la loi de comportement une modélisation de cette anisotropie induite et de son évolution au cours du chargement.

Objectif de la thèse :

L’objectif de la thèse est l’élaboration d’une loi de comportement élasto-plastique utilisable en grandes transformations qui décrive l’évolution de l’anisotropie au cours de la déformation au moyen de variables internes bien choisies et en nombre réduit.
Un premier type de variables doit permettre de caractériser les directions propres de l’anisotropie (axes de symétrie du comportement qui sont a priori confondus avec ceux de la texture). Un deuxième type de variables doit permettre de caractériser la forme des surfaces d’écoulement dans le repère de ces directions propres.
L’identification de ces variables internes et de leurs lois d’évolution sera réalisée en utilisant des résultats de simulations d’agrégats polycristallins menées avec le code de plasticité cristalline développé au CEA/DAM (Coddex).
On s’intéressera à différentes structures cristallines et notamment la structure hexagonale compacte pour laquelle l’anisotropie des monocristaux est forte.

Déroulement de la thèse :

Dans une première étape du travail, on propose de s’intéresser au cas de chargements monotones possédant des directions propres constantes (dans ce cas, celles-ci sont confondues avec les directions propres de l’anisotropie induite, qui sont donc constantes) :

• Analyse de la forme des surfaces d’écoulement plastique pour différentes quantités de pré-déformation à l’aide du code de plasticité cristalline (stage de Master M2 préparatoire à la thèse) ;
• Formulation d’une loi de comportement à anisotropie évolutive s’appliquant à ces chargements monotones.

On abordera dans un second temps la question de la rotation des directions propres d’anisotropie avec celles du chargement :

• Prise en compte dans la loi de comportement à l’aide de variables internes adaptées ;
• Identification des paramètres associés à l’aide de simulations d’agrégats soumis à des chargements bien choisis.

L’existence de « textures limites » stables qui sont généralement atteintes pour des chargements monotones sera mise à profit pour guider la formulation des lois.

Directeur de thèse et école doctorale

Renald BRENNER – ED Science Mécanique, Acoustique, Electronique et Robotique de Paris (SMAER) – ED 391 – Université Pierre et Marie Curie

Contact :

Jean-Lin DEQUIEDT – CEA/DIF – Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon – 01 69 26 40 00