Précipitation dans les structures

La conception optimale des composants introduit la nécessité de suivre les matériaux qui les composent tout au long de leur vie. Le présent travail illustre par une série d'exemples sur les alliages métalliques (aluminium, nickel, titane) le rôle joué par le vieillissement et la précipitation sur le comportement et la rupture, et comment ils doivent être pris en compte dans les chaînes de calcul

A microstructure sensitive approach for the prediction of the creep behaviour and life under complex loading paths

International audienceThe prediction of the creep behaviour and life of components of aeronautic engines like high pressure turbine blades is still a challenging issue due to non-isothermal loadings. Indeed, certification procedures of turboshaft engines for helicopters consist of complex thermomechanical histories, sometimes including short and very high temperature excursions close to the γ'-solvus (T~1200°C) of the blade alloy. A better design of those components could be gained using a model that takes into account non-isothermal loadings inducing microstructural changes. Most of the commonly used models consider only a nearly constant (or slowly evolving) microstructure, i.e. far from the rapid microstructure evolutions encountered during close γ'-solvus overheatings where a rapid dissolution/precipitation of the γ'-phase and fast recovery mechanisms were observed by Cormier et al. (2007b). A new constitutive modelling approach was hence recently proposed in a crystal viscoplasticity framework to capture the transient effects of such rapid microstructure evolutions on the creep behaviour and life (Cormierand Cailletaud (2010a)). In this article, an updated version of this model is detailed. Special attention will be paid to (i) the effect of the accumulated plastic strain on the microstructure evolution, (ii) the introduction of an additional damage formulation, and (iii) the creep strain at failure. The performances of the model are illustrated on the basis of isothermal or complex non-isothermal creep experiments performed on nearly [001] oriented samples

Cadre thermodynamique tensoriel pour la modélisation de la mise radeaux des superalliages monocristallins base Nickel et couplage avec l'endommagement

Un modèle 3D de viscoplasticité couplé avec l'endommagent est proposé pour les superalliages monocristallins base Nickel (à 1050°C). Les évolutions microstructurales de type coalescence isotrope, mise en radeaux et dissolution de la phase durcissant g ' sont modélisées par une loi d'évolution tensorielle de la largeur des couloirs de matrice, formulée dans la base naturelle d'anisotropie du matériau et à l'échelle de l'élément représentatif de volume. Cette écriture est naturellement adaptée à une formulation de la viscoplasticité en modes de Kelvin. De manière cohérente avec la viscoplasticité cristalline, deux fonctions critères sont proposées au fin de prendre en compte les deux type de glissement engendrent la plasticité, les glissements cubiques et les glissements octaédriques, et de représenter l'anisotropie de la réponse mécanique sous chargement désorienté. Les effets des évolutions microstructurales sur la réponse viscoplastique du matériau sont introduits dans les critères de viscoplasticité via l'introduction de la contrainte d'Orowan. Une loi d'endommagement de type Lemaitre est proposée pour la modélisation du fluage tertiaire et pour la prévision de la ductilité en traction. Le modèle est aujourd'hui identifié sur le CMSX-4 et opérative pour le calcul sur structure sous chargement selon une orientation cristalline quelconque

Une approche multi-échelle pour la modélisation du comportement mécanique d'un superalliage base nickel à solidification dirigée

Les superalliages base nickel à solidification dirigée, de structure CFC, sont couramment utilisés pour la fabrication de certaines aubes mobiles des réacteurs aéronautiques. Ce matériau a une microstructure colonnaire, l'axe commun à tous les grains proche étant parallèle à la sollicitation principale (force centrifuge), ce qui conduit à de meilleures propriétés en fatigue/fluage (pas de joints de grains perpendiculaires à la contrainte normale principale maximale). Dans la littérature, des modèles "de niveau 1" (i.e. sans description fine de la microstructure) sont utilisés, introduisant les symétries visibles du matériau. Même si ces modèles corrèlent convenablement certains essais uni-axiaux, ils n'en restent pas moins non prédictifs quant au comportement sous sollicitations complexes du matériau, comme par exemple l'évolution des contraintes sous chargement multi-axial constatées localement en pied d'aube. Dans ce travail, nous nous intéressons à des modèles dits "de niveau 2", considérant le polycristal comme un rassemblement de problèmes d'inclusion noyée dans un milieu homogène équivalent (HEM), tenant ainsi compte de la morphologie des grains, leur orientation cristallographique ... L'idée est donc de trouver un modèle mécanique ayant un bon compromis entre l'estimation faite sur l'hétérogénéité locale de la contrainte/déformation au sein de l'agrégat comparée à des simulations FECP (Finite element crystal plasticity), et un temps de calcul raisonnable pour pouvoir l'appliquer sur une structure 3D

Late Miocene-Quaternary fault evolution and interaction in the southern California Inner Continental Borderland

Changing conditions along plate boundaries are thought to result in the reactivation of preexisting structures. The offshore southern California Borderland has undergone dramatic adjustments as conditions changed from subduction tectonics to transform tectonics, including major Miocene oblique extension, followed by transpressional fault reactivation. However, consensus is still lacking about stratigraphic age models, fault geometry, and slip history for the near-offshore area between southern Los Angeles and San Diego (California, USA). We interpret an extensive data set of seismic reflection, bathymetric, and stratigraphic data from that area to determine the three-dimensional geometry and kinematic evolution of the faults and folds and document how preexisting structures have changed their activity and type of slip through time. The resulting structural representation reveals a moderately landward-dipping San Mateo–Carlsbad fault that converges downward with the steeper, right-lateral Newport-Inglewood fault, forming a fault wedge affected by Quaternary contractional folding. This fault wedge deformed in transtension during late Miocene through Pliocene time. Subsequently, the San Mateo–Carlsbad fault underwent 0.6–1.0 km displacement, spatially varying between reverse right lateral and transtensional right lateral. In contrast, shallow parts of the previously identified gently dipping Oceanside detachment and the faults above it appear to have been inactive since the early Pliocene. These observations, together with new and revised geometric representations of additional steeper faults, and the evidence for a pervasive strike-slip component on these nearshore faults, suggest a need to revise the earthquake hazard estimates for the coastal region

Laser wakefield acceleration with high-power, few-cycle mid-IR lasers

The study of laser wakefield electron acceleration (LWFA) using mid-IR laser drivers is a promising path for future laser driven electron accelerators, when compared to traditional near-IR laser drivers operating at 0.8-1 mu m central wavelength (lambda(laser)), as the necessary vector potential (a(0)) for electron injection can be achieved with smaller laser powers due to the linear dependence on lambda(laser). In this work, we perform 2D PIC simulations on LWFA using few-cycle, high power (5-15 TW) laser systems with lambda(laser) ranging from 0.88 to 10 mu m. Such fewcycle systems are currently under development, aiming at Gas High Harmonics Generation applications, where the favorable lambda(2)(laser) scaling extends the range of the XUV photon energies. We keep a(0) and n(e)/n(cr) (n(e) being the plasma density and n(cr) the critical density for each lambda(laser)) as common denominators in our simulations, allowing for comparisons between drivers with different lambda(laser), with respect to the accelerated electron beam energy, charge and conversion efficiency. While the electron energies are mainly dominated by the plasma dynamics, the laser to electron beam energy conversion efficiency shows significant enhancement with longer wavelength laser drivers. (c) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved