Date : 2003
Type : Livre / Book
Type : Thèse / ThesisLangue / Language : français / French
Matériaux -- Propriétés mécaniques
Résumé / Abstract : L'étude a été consacrée à la compréhension du comportement thermodynamique à grandes vitesses des aciers sans interstitiels à durcissement par solution solide sur la base d'observations mécaniques et microscopiques et à la formulation de lois de comportement plastique, qui devraient être utiles pour l'analyse précise du comportement au crash et pour le développement de nouveaux matériaux destinés à accroître la sécurité des véhicules routiers. Les essais à grandes vitesses de déformation ont montré que la sensibilité de la contrainte d'écoulement à la vitesse de déformation diminue par addition d'atomes de solution solide. Nous avons observé une corrélation entre le durcissement par solution solide à basses vitesses et la diminution de la sensibilité de la contrainte d'écoulement à la vitesse de déformation. L'analyse par activation thermique a indiqué notamment que le mécanisme de Peierls-Nabarro contrôle la sensibilité à la vitesse de déformation pour ces aciers. Les effets de la solution solide ont été discutés sur la base des théories proposées pour expliquer l'adoucissement par solution solide à basses températures. Les observations microscopiques sur des matériaux déformés à grandes vitesses après une prédéformation ont indiqué que la densité de dislocations augmente surtout au début de la déformation, tandis que l'organisation des dislocations est retardée. Ce résultat est en concordance avec ceux obtenus par des essais de traction uniaxiale à grandes vitesses de déformation, après compensation pour la striction de l'éprouvette et pour l'augmentation adiabatique de la température moyennant une analyse par éléments finis. Basé sur ces résultats, de nouvelles lois de comportement plastique ont été développées pour décrire les propriétés à grandes vitesses de déformation pour des aciers sans interstitiels. Ces lois de comportement représentent une extension du modèle proposé par Teodosiu et Hu pour des vitesses conventionnelles de déformation. Une attention particulière a été donnée à la prise en compte des effets de la predéformation auquelle les matériaux sont généralement soumis lors de leur mise en forme. Le modèle proposé peut prévoir le comportement mécanique des aciers soumis à des histoires relativement complexes de la déformation et/ou de la vitesse de déformation.
Résumé / Abstract : [Résumé anglais] The present study was devoted to the understanding of the high strain rate properties of solution hardened interstitial free steels on the basis of mechanical and microstructural observations and to the developing a constitutive model that should be useful both for the precise analysis of crash behaviour and for the development of new materials for improved car safety. It was confirmed by high strain rate tensile tests that the strain rate sensitivity of the flow stress decreases with quasi-static strength, i.e., by an addition of solute atoms. A correlation between solid solution hardening at low strain rate and a decrease of strain rate sensitivity has been observed. The thermal activation analysis revealed that the Peierls-Nabarro mechanism controls the strain rate sensitivity of the flow stress in these steels. The effects of solid solution were discussed based on the theories proposed to explain alloy softening at low temperatures. Extensive observations using transmission electron microscopy for materials deformed at high strain rates after a predeformation revealed that the dislocation density increases especially at low strains and that the onset of the dislocation organization is delayed. This result corroborated the observed mechanical behaviour, after compensating for necking and temperature increase at high strain rates, by means of a thermo-mechanical finite element analysis of the high strain rate tensile tests. Based on these results, a new constitutive model was developed to describe the high strain rate properties of IF steels for the crash analysis. The proposed model is an extension of the dislocation-based model of intragranular hardening proposed by Teodosiu and Hu. A special emphasis has been placed on the consideration of the effects of the predeformation to which the material has been generally subjected during press forming. The proposed constitutive model could successfully predict the mechanical behaviour of IF steels under rather complex strain path and/or strain rate changes. It is worth noting that this model has a physical basis, and it is thus possible to interprete the complex mechanical behaviour in connection with the evolution of the dislocation microstructure.