Etude numérique paramétrique de la localisation de la déformation lors d'essais de traction
Matthieu Mazière  1@  
1 : Centre des Matériaux  (MAT)  -  Site web
CNRS : UMR7633, MINES ParisTech - École nationale supérieure des mines de Paris
Centre des matériaux P. M. Fourt RN 447 - BP 87 91003 EVRY CEDEX -  France

La plupart des alliages métalliques anciens ou plus récents présentent sur leur courbe de traction une longue partie adoucissante. Ce domaine adoucissant s'accompagne d'une concentration de la déformation sous forme d'une striction diffuse pour les éprouvettes de traction cylindriques ou sous forme d'une ou plusieurs bandes de localisation pour les éprouvettes de traction plates. Pour un certain nombre d'alliages métalliques cette partie adoucissante s'accompagne du dévellopement d'un endomagement ductile caractérisé par la nucléation, la croissance, et la coalescence de porosités au sein de la zone de striction. Ce type de comportement peut être modélisé à l'aide d'un modéle couplant plasticité et rupture ductile de type GTN.

Au contraire pour d'autre alliages dont la rupture est pourtant ductile, l'analyse après rupture par coupe et fractographie montre la quasi absence d'endommagement sous la surface, ce qui rend inutile dans ce cas l'utilisation de modèles couplé avancé de type GTN ou Rousselier. Il est possible de simuler de manière simple l'ensemble de la courbe de traction à l'aide d'une loi d'écrouissage adaptée et d'un modèle en grande déformation, la décroissance de la courbe nominale étant apportée par l'adoucissement géométrique. La rupture finale de l'éprouvette est alors décrite à l'aide d'un critère utilisable de manière découplé avec le calcul élément fini.
Cependant l'identification de la loi d'écrouissage dans la partie adoucissante est beaucoup plus complexe que dans la partie durcissante de la courbe de traction pour plusieurs raisons liées à la non-uniformité de la déformation dans l'éprouvette :
1. la mesure de déformation expérimentale est affectée par la position et le type d'extensomètre utilisé.
2. l'identification doit être réalisée sur un calcul par éléments finis de l'éprouvette entière et par méthode inverse et non sur un point matériel comme pour le reste de la courbe
3. les paramètres du calculs (taille de maille, pas de temps, précision,...) peuvent affecter la courbe simulée et donc le résultat de l'identification
4. la courbe simulée est affecté par certains choix dans le modèle de comportement (isotrope/cinématique, von Mises/Tresca, Anisotropie, Viscosité ...) et implique donc des choix qui peuvent ar contre être relativement transparents pour sur la partie pré-striction

Une étude paramétrique étendue est présentée ici afin d'analyser l'influence de ces différents paramètres sur la courbe de réponse globale et sur les propriétés géomètrique (angle, taille, intensisté,...) de la localisation. Les calculs sont réalisé à l'aide d'un code par élément fini implicite et en prenant pour modèle matériaux de référence un acier ferritique C-Mn déjà étudié pour des problème de localisation en cisaillement [1].

Les résultats numériques obtenus notement pour les effet de la géométrie des éprouvettes, seront comparés à certains travaux expérimentaux similaires analysant la cinématique des bandes de localisation dans des alliages métalliques [2].

M. Mazière, C. Luis, A. Marais, S. Forest, M. Gaspérini
International Journal of Solids and Structures, Volumes 106–107, February 2017, Pages 305-314
[2] A Closer Look at the Diffuse and Localised Necking of A Metallic Thin Sheet: Evolution of the Two Bands Pattern
By: Bao, C.; Francois, M.; Le Joncour, L.
STRAIN Volume: 52 Issue: 3 Pages: 244-260 Published: JUN 2016

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