Homogeneisation du comportement polycristallin considerer la plasticite a l'echelle des grains ou des bandes de glissement ?

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Intergranular fracture prediction via multi-scale simulations

International audienceObservations of intergranular fracture initiation during slow strain rate tests highlight two relevant mechanisms occuring at grain boundaries (GB): stress concentrations induced by the impact of slip bands and selective internal oxidation in water environment. The pile-up theory modeling a slip band as a slip plane of negligible thickness in a continuum elastic medium is generaly used with the Griffith criterion. However this approach leads to large underestimation of the remote stress to GB fracture. Slip band of finite thickness (20-200 nm) inducing more realistic singularities are investigated by using crystalline finite element calculations. A new approach using quantized fracture mechanics in conjunction with a double criterion permits to deduce a model of intergranular crack initiation. This multi-scale analytical model is used with molecular dynamics results of oxide grain boundaries decohesions for assessing the oxidation embrittlement of the interface. An extensive application of the model is carried out for numerous materials. Predictions are in good agreement with experimental results

Polycrystalline homogenization accounting for grain size effects through slip bands in FCC metals and alloys

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Modelisation multi-echelle de l'initiation de fissure intergranulaire induite par la localisation de la deformation sous forme de bandes de glissement

International audienceLa propension au caractere intergranulaire de l'endommagement d'alliages comme les aciers autenitiques inoxydables ou les alliages base nickel lors d'essais de traction sous environnement inerte ou oxydant semble correlee a l'action conjointe et ponderee (suivant le materiau considere) de deux mecanismes.D'une part, la localisation de la deformation plastique sous la forme de bandes de glissement ou de bandes claires (pour les materiaux irradies) induit des concentrations de contraintes intergranulaires liees aux incompatibilitees de deformations pouvant provoquer l'initiation de fissures. Ce mode de deformation est par ailleurs frequemment rencontre dans de nombreux materiauxet pour de nombreuses conditions de chargement sur une large gamme de temperature.D'autre part, lors d'une preoxydationou d'un essai de corrosion sous contrainte (CSC) en environnement eau, l'oxydation preferentielle des joints de grains des deux familles d'alliages consideres resulte en une diminution des proprietes de cohesion des interfaces.Une modelisation et une prediction de l'initiation de fissure intergranulaire est proposee en considerant deux echelles d'etude -des calculs par elements finis en plasticite cristalline sur microstructures modelisant une ou plusieurs bandes de glissement impactantdes joints de grains permettent de decrire quantitativement les champs de contraintes intergranulaires.-des tests de traction sur bicristaux sont simules en dynamique moleculaire afin de caracteriser le comportement a rupture d'interfaces rencontrees dans des oxydes de structure de type spinelle habituellement observes d'une part et dans des metaux non oxydes d'autre part.Les calculs de dynamique moleculaire fournissent les valeurs des parametres de fracture des joints de grains (contrainte critique et energie de rupture) utilisees dans un modele de fracture a increment fini, fonde sur un double critere (en contrainte et en energie) [Leguillon et al. 2002]. La contrainte macroscopique conduisant a une initiation de microfissure en est deduite en fonction de la nature du jointde grains et de l'environnement inerte ou eau considere.Les comparaisons approfondies entre les predictions obtenues pour des materiaux et des conditions de chargement testes experimentalement montrent un bon accord en ce qui concerne les aciers austenitiques inoxydables irradies et non irradies, les alliages base nickel et certains alliages a precipites cisaillables, testes sous environnement inerte/air ou oxydant (eau).Une influence significative de la taille de grain sur l'initiation de fissures intergranulaires est egalement predite et semble etre confirmee par de nombreux resultats d'essais experimentaux

Homogénéisation du comportement polycristallin : considérer la plasticité à l'échelle des grains ou des bandes de glissement ?

International audienceA température ambiante, la déformation des monocristaux et des polycristaux métalliques à structure CFC se caractérise par la formation de bandes de glissement. Ces bandes peuvent être caractérisées par de nombreuses techniques expérimentales. Elles sont observées en déformation monotone et cyclique. Leurs caractéristiques (épaisseur, glissement plastique, multiplication, microstructure) diffèrent selon le chargement et l'énergie de faute d'empilement (EFE) normalisée du fait du rôle du glissement dévié. Néanmoins, à l'échelle de la micromécanique, elles peuvent être modélisées comme des lamelles dans lesquelles se concentre le glissement plastique. Or, les modèles d'homogénéisation polycristallin, de type champs moyens (auto-cohérents) ou champs complets (EFs, FFT) ignorent cette localisation à l'échelle intra-granulaire, et donc une part de l'influence de l'EFE. Par ailleurs, ces modèles prédisent généralement l'activation très rapide de nombreux systèmes de glissement, ce qui est en contradiction avec de nombreuses observations. Ils ne reproduisent pas non le durcissement polycristallin très linéaire des matériaux à faible EFE. Enfin, même une fois introduite la plasticité non locale, ils ne prédisent pas naturellement le fort effet de l'EFE normalisée sur l'effet de taille de grain et la constante de Hall-Petch. Enfin, Un modèle d'homogénéisation polycristallin basé sur les hypothèses suivantes a donc été proposé et implémenté