Le calcul de structures en présence de vieillissement statique ou/et dynamique d'alliages métalliques

Matthieu Mazière (1) , Samuel Forest (1)

1 CDM - Centre des Matériaux

Les phénomènes de Portevin Le Chatelier (effet PLC) et de Lüders sont très fréquents, dans les aciers et les alliages d'aluminium. Ils se présentent sous la forme d'instabilités sur la courbe de traction (Jaoul, 2008) et sont le résultat de l'interaction d'atomes de solutés avec les dislocations mobiles ou immobilisées au sein du matériau. Ils se manifestent lorsque les constantes de temps de la diffusion des solutés et de la plasticité microscopique sont du même ordre de grandeurs. Ils ont fait l'objet d'une quantité considérable de travaux en métallurgie physique dans les 60 dernières années, conduisant à des modélisations physiques satisfaisantes. Au contraire, les ingénieurs en calculs de structures ne prennent généralement pas ces phénomènes en compte dans l'établissement de la loi de comportement, préférant introduire un lissage des courbes de traction ou des courbes minimales. Une croyance commune consiste à penser que l'effet PLC ou le pic de Lüders n'existent que pour les essais de traction en raison de l'´etat apparemment homogène de contrainte ou de déformation imposée. En fait, les instabilités viscoplastiques de type PLC se produisent également dans les zones de concentration de contraintes que sont les perforations, les inclusions et les fissures. Si le développement des bandes de localisation reste confiné dans une telle zone de l'´eprouvette, on n'observe pas nécessairement de perturbations sur la courbe de charge globale. Les effets de la localisation de la déformation existent toutefois bel et bien dans certaines zones de la pièce. Le vieillissement dynamique ne se caractérise pas nécessairement par la présence d'irrégularités sur la courbe de traction. Il peut se traduire également par une sensibilité faible voire négative à la vitesse de déformation dans un certain domaine de température. Il se manifeste également de manière plus insidieuse par des réponses en fluage ou en relaxation inattendues. En fait, la plupart des alliages métalliques et même certains métaux purs sont concernés dans un certain domaine de température et de vitesse : alliages de titane et de zirconium, superalliages à base de nickel ou de cobalt, tantale, etc. Il est donc devenu urgent de le prendre en compte en calcul des structures de façon à comprendre ou éviter certaines fragilisations apparemment inexplicables.

Le calcul de structures en présence de vieillissement statique ou/et dynamique d'alliages métalliques

Domaines: Matériaux

Matthieu Mazière, Samuel Forest. Le calcul de structures en présence de vieillissement statique ou/et dynamique d'alliages métalliques. 20ème Congrès Français de Mécanique, CFM 2011, Aug 2011, Besançon, France. 6 p. ⟨hal-00684968⟩