Projet de recherche P5/08 (Action de recherche P5)
OBJECTIF
Le but du projet est de développer un ensemble de modèles constitutifs incorporant l'effet des paramètres microstructuraux génériques sur la plasticité d'alliages métalliques mono- ou multiphasés. A long terme, l'objectif est d'améliorer la compréhension du comportement des matériaux en vue de permettre l'élaboration de matériaux avancés meilleurs et la fabrication de produits supérieurs à partir de ces derniers. Ceci implique nécessairement que cette connaissance soit, à moyen ou long terme, intégrée dans des modèles éléments finis dévolus à la simulation de la déformation des matériaux d'ingénierie. Les aspects microstructuraux génériques suivant seront considérés :
- nombre de phases (une, deux, plusieurs);
- forme des particules de seconde phase: sphérique, fibreuse, lamellaire;
- stabilité des phases (dans les cas de matériaux présentant une transformation martensitique induite mécaniquement ou du maclage mécanique);
- l'effet de la taille du grain;
- l'influence de la texture.
Tous les travaux de modélisation seront nourris et validés sur base de résultats expérimentaux. En d'autres termes, toute l'approche partira de l'expérimental et y reviendra pour la validation.
Les modèles à développer devront permettre de prédire des propriétés telles que la limite d'élasticité, l'écrouissage, l'anisotropie des propriétés plastiques, l'évolution des caractéristiques microstructurales et des autres variables d'état (densité de dislocations, texture, etc.) avec la déformation, et enfin la stabilité de l'écoulement plastique. La recristallisation ne sera pas abordée. Les effets de température ne seront pas systématiquement étudiés.
MOTIVATION
Plusieurs modèles qui prédisent de façon satisfaisante les propriétés mentionnées ci-avant ont déjà été développés et implémentés avec succès au sein de codes éléments finis. Néanmoins, la plupart de ces modèles sont restreints à des matériaux conventionnels de comparaison, ou bien ne peuvent seulement prédire qu'un ensemble limité de propriétés. Il existe un besoin pour une évaluation systématique de l'influence des paramètres microstructuraux génériques au regard de l'évolution des matériaux métalliques avancés pour application structurales qui de plus en plus souvent impliquent des microstructures non-conventionnelles (taille de grain nanométrique ou submicronique, structures duplex, effets TRIP et TWIP, etc.).
PLAN DE TRAVAIL
Six matériaux modèles ont été choisis pour couvrir une large gamme d'aspects génériques de la microstructure tels que décrits plus haut. Ces matériaux seront déformés afin de mesurer leur réponse mécanique et observer l'évolution de la microstructure et de la texture qui en résulte. Ceci va permettre d'accroître notre compréhension du comportement mécanique de ces matériaux aux niveaux à la fois macroscopiques et microscopiques. Cette connaissance sera ensuite mise à profit pour établir deux types de modèles constitutifs:
- des modèles micro-macro basés sur les mécanismes physiques de déformation aux échelles nano- et micrométriques;
- des modèles de type phénoménologique impliquant des paramètres à identifier. La "méthode inverse" sera également utilisée pour la détermination des valeurs de ces paramètres.
Ces modèles seront ensuite implémentés dans des codes éléments finis pour la simulation d'opérations de formage. Tous les modèles développés seront validés par comparaison avec des mesures expérimentales.
