Caractérisation par mesure de champ de l'hétérogénéité de comportement de cordon de soudure en alliage P91 et identification des paramètres de loi de comportement

National audienceCe premier travail s'inscrit dans le cadre du développement d'une méthodologie basée sur l'identification des mécanismes élémentaires, responsables de la déformation et de l'endommagement par fluage de matériaux polycristallins en relation avec leurs hétérogénéités microstructurales. Cette étude concerne l'acier P91, matériau potentiellement utilisé dans des applications de tenue mécanique à chaud dans le cadre des centrales thermiques à flamme et dans les centrales nucléaires de 4ème génération. Cette méthodologie repose sur l'utilisation de techniques de mesure de champs cinématiques par corrélation d'images, couplées à des simulations numériques par éléments finis afin d'optimiser des paramètres de lois de comportement de matériaux La première application concerne l'étude de structures soudées en P91 sollicitées en traction uniaxiale, afin de caractériser le comportement du cordon de soudure à l'échelle macroscopique où le gradient des propriétés mécaniques dû au soudage est observable. Une technique de microlithographie sera ensuite mise en oeuvre pour caractériser les mécanismes de glissement intergranulaire lors d'essai de fluage, en différentes zones du joint soudé

Imaging of 316H SENT creep sample subjected to oxidation at high temperature

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Micro-mechanical failure model of a ferritic-bainitic steel : consequence and interests of a dual-phase polycrystalline model

Une méthodologie de calcul du comportement plastique et de la rupture d'un acier de cuve de réacteur nucléaire à eau pressurisée est proposée dans ce travail. Une approche micromécanique est adoptée, basée sur des calculs d'homogénéisation en champs moyens ou sur des calculs d'agrégats obtenus par tesselation de Voronoi. Une loi de comportement de plasticité cristalline à base physique est adoptée, permettant de modéliser le comportement du fer pur et de l'acier de cuve sur une large gamme de température. Le modèle de rupture se base sur l'expression d'une contrainte de Griffith sur des carbures dont la distribution est formulée à partir de données expérimentales, la probabilité de rupture étant alors calculée par une méthode de Monte-Carlo. Ce type d'approche permet de s'intéresser aux sites d'amorçage de la rupture, en lien avec les hétérogénéités microstructurales (par exemple les interfaces ferrite-bainite). Une comparaison est également présentée entre les fonctions de répartition de probabilité de rupture obtenues pour des agrégats monophasés et biphasés de même comportement plastique effectif

Intergranular creep crack monitoring in 316H using Digital Image Correlation

International audienceAt elevated temperature (550°C) intergranular creep cracks have been observed in thermally and environmentally aged 316H stainless steel. To improve the understanding of mechanisms responsible of creep cracking, micromechanical experiments are proposed. An identification procedure of the crack tip position based on kinematic measurements is presented. Finite element simulations of intergranular cracks in bycristals have been performed and used as test fields to deform experimental images and to validate the image processing used for the identification

Identification élastoplastique locale à l'aide d'une méthode variationnelle

Dans ce papier, nous présentons l'application d'une méthode variationnelle à l'identification de distributions de propriétés matérielles. Cette méthode, basée sur l'écart en relation de comportement, a été précédemment utilisée par Geymonat et al. (2002), dans le cadre d'un comportement élastique linéaire. Dans ce qui suit, cette méthode a été étendue à une classe de comportements élastoplastiques à écrouissage cinématique linéaire. Elle permet d'identifier localement 5 paramètres à partir de mesures surfaciques de déplacement lors d'un essai unique. Après un bref exposé du principe de la méthode nous présentons sa mise en oeuvre numérique puis un exemple d'application

Couplage entre mesures de champs et calculs de plasticité cristalline à la surface de polycristaux d'acier austénitique

Des mesures de champs 2D sont réalisées par Corrélation d'Images Numériques (CIN) à la surface de polycristaux d'acier austénitique 316LN à partir d'une série d'images acquises au Microscope Electronique à Balayage (MEB) au cours d'essais de traction in-situ. La corrélation d'images utilise dans cette étude un maillage éléments finis non-structuré s'appuyant sur les interfaces de la microstructure et construit à partir d'une analyse EBSD. La simulation de chaque essai avec un modèle local de plasticité cristalline est ensuite réalisée en utilisant ce même maillage et les déplacements mesurés sur le bord du domaine comme conditions aux limites. Différentes comparaisons entre la mesure et la simulation peuvent alors être menées, que ce soit en termes de champs cinématiques mais aussi de systèmes de glissement activés. Enfin, une méthode inverse d'identification des paramètres de loi est proposée, se basant sur le recalage à la fois des champs de déplacements locaux et du comportement homogène du matériau

IDENTIFICATION DES PARAMETRES D'UNE LOI ELASTOPLASTIQUE DE PRAGER ET CALCUL DE CHAMPS DE CONTRAINTE DANS DES MATERIAUX HETEROGENES

This Thesis deals with the identification of elastic or elastoplastic mechanical behavior for heterogeneous materials, by using kinematical field measurement, and by minimizing constitutive equation gap functionals, also used in a previous work by G. Geymonat, S. Pagano, and F. Hild dealing with the identification of elastic material properties. The identification method is presented and then applied to various mechanical situations, for simulated or experimental data.The applications performed in this work are related to the identification of heterogeneous elastic properties, the estimation of mechanical energy locally furnished during high cycle fatigue tests, and the identification of heterogeous elastoplastic properties.Cette Thèse porte sur l'identification de comportements élastoplastiques ou élastiques hétérogènes à partir de mesures de champs cinématiques au moyen de fonctionnelles de type erreur en relation de comportement (ERC). Ce travail fait suite aux travaux de G. Geymonat, S. Pagano et F. Hild sur l'identification de propriétés élastiques par approche variationnelle. La méthode d'identification est exposée puis appliquée à diverses situations mécaniques, pour des données simulées ou issues d'expérimentations.Les applications présentées concernent l'identification de propriétés élastiques hétérogènes, l'estimation de puissances mécaniques localement fournies lors d'essais de fatigue à grand nombre de cycles, et l'identification de propriétés élastoplastiques hétérogènes

Performance of composite panels subjected to impulsive loading

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Experimental Characterization of Composite Structures Subjected to Underwater Impulsive Loadings

International audienceThe use of composite materials in the construction of marine vessels and aircrafts is increasing and motivated by low weight advantages. These structures have to offer blast resistance, which is critical for a wide range of transportation applications. In this context, we present an investigation of the performance of composite monolithic and sandwich panels subjected to underwater impulsive loadings. A fluid-structure interaction experimental setup allows monitoring the real time deflection of composite panels exposed to blast loadings, by means of a shadow moiré technique. The performance of these panels is compared to solid and sandwich steel structures having a similar areal mass. Both non-destructive and destructive post mortem analysis are conducted to evaluate the extent and the type of damage induced by the dynamic event. This characterization is performed at different locations of the specimens and for different impulse intensities. The experimental results will be correlated to numerical predictions obtained from finite element analysis in a second presentation

Kinematic Measurments of 316L(N) Polycrystals to Identify Parameters of Crystal Plasticity Law

International audienceAn identification procedure of parameters of a crystal plasticity law based on kinematic measurements is presented. First, the surface deposition of a random pattern to conduct Scanning Electron Microscope (SEM) imaging is performed. A Digital Image Correlation (DIC) method is then used to measure displacement fields that are compatible with the polycrystal geometry during an in-situ tensile test. These measurements are finally combined with a finite element simulation of the corresponding experiment that allows the identification of a set of parameters of a crystal plasticity law to be determined