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Caractérisation et identification de propriétés de matériaux métalliques à gradients de microstructure

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 03-04-2015
auteur(s) Baudoin Pierre
jury E. Charkaluk, A. Constantinescu, R. Fedele, S. Bouvier, S. Forest, A. El Bartali, V. Magnier, J.F. Witz, P. Dufrenoy, F. Demilly
école Université de Lille 1
  
résumé L'objectif de ces travaux de thèse est de proposer une démarche de caractérisation et de simulation du comportement mécanique de matériaux métalliques à gradients de microstructure. Ces résultats doivent permettre, à terme, de modéliser l'impact du procédé de forgeage sur la tenue en fatigue à grand nombre de cycles d'essieux ferroviaires, produits dans le cadre du projet Innovaxle par la société Vadunes.
Des essais de caractérisation réalisés sur un essieu forgé mettent en évidence un gradient de taille de grain entre le coeur et la surface de la pièce. Ce gradient est reproduit à une échelle plus fine sur des éprouvettes recristallisées en fer ARMCO, dont la caractérisation révèle un comportement élasto-plastique fortement hétérogène. Ce comportement est caractérisé à l'aide de la méthode F.E.M.U. (Finite Element Model Updating), qui appuie une hypothèse de modélisation basée sur l'application de la loi Hall-Petch à l'échelle mésoscopique.
Cette modélisation sert de base à des simulations en fatigue décrivant la réponse à des sollicitations non-uniformes d'agrégats polycristallins à gradient de microstructure. L'intérêt de ces microstructures conçues en prévision de gradients de chargement spécifiques est mis en avant par ces simulations.
Les calculs éléments finis présentés dans ces travaux sont réalisés avec le logiciel Code Aster, et le logiciel libre YADICS, développé au laboratoire, est utilisé pour la corrélation d'images numériques.
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