Analyse des courbes de décharge en nanoindentation dans le cas des polymères massifs

L'interprétation des courbes d'indentation est particulièrement difficile dans le cas des polymères en raison de la complexité de leur comportement mécanique et notamment de leur viscosité. L'analyse des courbes d'indentation montre clairement l'influence de la viscosité par l'enfoncement de la pointe lors du plateau de maintien et par la valeur anormalement élevée de l'exposant de la loi puissance représentant l'équation de la courbe de décharge. En conséquence, la mesure des propriétés élastiques peut être fortement influencée par le comportement visqueux du matériau. Pour s'en affranchir et mesurer de manière fiable le module d'élasticité et la dureté du matériau, il est important d'effectuer des essais avec un protocole d'indentation et des conditions expérimentales adaptées. Des essais effectués avec un chargement à vitesse de charge/charge constante ($\dot{F}/F$ = Cst) suivis d'un plateau de maintien suffisamment long (600 s) et d'une courbe de décharge à vitesse de décharge/charge constante ont été menés sur deux polymères amorphes (polycarbonate, polyméthacrylate de méthyle). En utilisant la méthode d'Oliver et Pharr et la pente initiale d'un ajustement par une loi puissance de la courbe de décharge, nous obtenons des valeurs calculées du module d'élasticité apparent, proches de celle déterminées par des essais de traction

Pertinence de techniques de mesures morphologiques de surfaces usinées par usinage de haute précision

La pertinence de trois techniques de caractérisation topographiques (Microscope à Force Atomique, microscope interférométrique et profilomètre tactile) a été étudiée sur des surfaces de faibles rugosités réalisées sur un tour de haute précision avec un outil en diamant monocristallin. Une étude multi-échelle des résultats de chaque instrument montre que sur une surface de faible rugosité (Ra ≤ 10 nm) et de texture régulière, les valeurs obtenues du paramètre Ra (de 0,1 à 10 nm) sont cohérentes sur un domaine d'évaluation de longueur variable (de 10 nm à 3 mm). Quand la surface a un paramètre Ra équivalent mais une texture plus aléatoire, le Microscope à Force Atomique et le profilomètre tactile présentent une bonne cohérence de résultats, alors que les valeurs de Ra obtenues avec le microscope interférométrique sont légèrement inférieures aux précédentes. Cette baisse est due à un effet de "moyennage" lié à la technique de mesure de cet appareil. Par ailleurs, la valeur de l'amplitude du paramètre Rt (Pic–Vallée) mesurée avec le microscope interférométrique est inférieure, quelle que soit l'étendue de mesure à celle mesurée par les autres appareils. Cette étude multi-échelle montre la pertinence de l'emploi de ces trois instruments de mesure sur des surfaces (usinées en haute précision) en fonction des paramètres de rugosité choisis et du type de texture que présente la surface

In-Depth Microstructural Analysis of Galling Deformation in Stainless Steels

International audienceGalling resistance of different stainless steels was investigated using the ASTM G98 standard. Galling resistance is often only addressed via galling threshold but an increasing number of studies nowadays focus on galling severity. During these studies, three galling categories have recently been identified in stainless steel, based on surface topography evolution, SEM observation, and local chemical analyses. These three categories of galling, namely tolerant, moderate galling, and severe galling have been depicted but still poorly understood. The objective of this work is to determine the relationships between the microstructure, its evolution, and the galling response of the different materials. The authors aim to clarify these relationships and propose an explanation of the consequences of galling on the microstructure of the galled samples. A correlation between the galling severity and the subsurface plastic behaviors is proposed. In particular, the mobility of dislocations in close surface is investigated as a plausible parameter determining galling severity

Quantification of first contact detection errors on hardness and indentation size effect measurements

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Use of Silicon-Based Coating for High Temperature Protection of Metallic Alloys

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Can the nanoindentation be used to characterize the bone mechanical anisotropy?

in Biomechanics and Biomedical Engineering, (CMBBE) Communication oral

Experimental characterization and micromechanical modeling of the elastic response of the human humerus under bending impact

International audienceThis paper investigates the characterization and numerical modeling of the elastic behavior of the human humerus bone using a recently developed micromechanical approach coupled to nanoindentation measurements. At first, standard three-point bending experiments were conducted under low static loading, using several humerus diaphysis in order to identify the apparent elastic modulus of the bone in static regime. Then, a drop tower impact experiment was used on the same set of humerus diaphysis specimens, in order to assess the elastic modulus in dynamic regime. These measurements will be used as reference bases for comparison purpose. The originality of this work, lies in the coupling between a two-phase micromechanical approach based on Mori-Tanaka homogenization scheme for cylindrical voids and nanoindentation measurements of the elastic modulus of the bone matrix phase. This model has been implemented using a user defined material subroutine VMAT in ABAQUS© Explicit code. The bone mechanical response prediction using the proposed methodology was validated against previous standard experimental data. Finally, it was shown that the numerical predictions are consistent with the physical measurements obtained on human humerus via the good estimation of the ultimate impact load

Measurement of mechanical properties of viscous plastic materials by nanoindentation

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