Rupture ductile plate/inclinée, nouveaux matériaux : des défis pour la modélisation
Résumé
Flat-slant fracture transition and ductile fracture in shear and/or at small stress triaxiality remain a critical topic, in particular in new aluminum alloys. Some porous plasticity models are inadequate.Besides, the micromechanism of fracture can be transgranular without prior void damage. Coulomb’s fracture model, associated with an appropriate porous plasticity model, is used to simulate notched tensile, shear and CT specimens made of aluminum alloys 6260-T6 and 2198-T8R thin sheets. The experimental and numerical results are in good agreement with regard to fracture strains and locations, macroscopic and microscopic features.
La transition rupture plate/rupture inclinée et la rupture ductile en cisaillement et/ou à faible triaxialité des contraintes restent difficiles à modéliser. Les performances des modèles de plasticité poreuse sont examinées sous cet aspect. Par ailleurs, ces modèles sont basés sur les mécanismes d'amorçage, de croissance et de coalescence de cavités. Or, dans les nouveaux alliages, par exemple les alliages d'aluminium développés pour réduire le poids sans compromettre la sécurité des moyens de transport, on peut observer des ruptures transgranulaires sans cavités. Les observations au microscope électronique à balayage sont confirmées par la tomographie aux rayons X. Un autre modèle de rupture ductile doit être associé à la plasticité poreuse pour simuler le comportement des éprouvettes et des structures. A cet effet, le modèle de rupture de Coulomb est formulé à l'échelle des systèmes de glissement. Le modèle couplé est utilisé pour simuler par éléments finis une éprouvette plate de traction avec entaille et une éprouvette de cisaillement, prélevées dans une extrusion en alliage d'aluminium 6260-T6, ainsi qu'une éprouvette CT mince en alliage aluminium-cuivre-lithium 2198-T8R. L'éprouvette de traction présente une surface de rupture inclinée et mixte cupules-transgranulaire. La surface de rupture de l'éprouvette de cisaillement est plate sans cavités. Dans l'éprouvette CT, la croissance de fissure est plate et mixte cupules-transgranulaire puis inclinée sans cupules. Les résultats expérimentaux et numériques sont en bon accord, tant pour les déformations à rupture, la fissuration, que pour les mécanismes à l'échelle microscopique
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