Modeling of the size effect in the elastic viscoplastic behavior of nanocrystalline materials
Modélisation de l'effet de taille dans le comportement élasto-viscoplastique des matériaux nanocristallins
Résumé
This study is dedicated to the modeling of the size effect in the elasticviscoplastic behavior of nanocrystalline materials. Among others. this work aims at identifying the mechanisms responsible for the breakdown of the hall Petch law as well as to propose a new map of deformation which could aver usefull for future improvement of experimental fabrication processes. A detailed state of the art is presente in the first chapter of this theses where the structure of NC materials is presented as well the fabrication process and existing models. The state of the art is followed by a first attempt model where the effect of Coble Creep as well as that of Lischik sliding are quantified. The macroscopic behavior of the material is retrieved via the use of a self consistent micromechanical scheme. The second par tof this work i dedicated to the modeling of the recently introduced grain boundary dislocation emission mechanism. A new constitutive law , based on the formalism of thennally activated mechanisms, is introduced to describe the combined effect of dislocation emission and dislocation penetration. The study is completed by both a method of evaluation of the parameters based on molecular dynamics simulations and by finite element analyses
Ce travail de thèse est dédie à l'étude de l'effet de taille dans le comportement élastovisocplatsique des matériaux nanocristallin purs à structure cubique face centrée. Ce dernier ce révèle notamment par le non respect de la loi de Hall de Petch se produisant dans cas de matériau à très faible taille de grain. Dans un premier temps, un état de l'art détaille présente le type de matériau considéré, leur structure, procédé de fabrication et comportement. Les effets des mécanismes de diffusion (fluage de Coble. Glissement de Lifshitz) son quantifier par l'introduction d'un modèle composite biphasé. Dans un second temps. L'effet de l'émission de dislocations par les joints de grains est étudie. Une nouvelle loi de comportement est introduite, traduisant de l'effet du mécanisme combinée d'émission et de pénétration de dislocations sur le comportement élasto-viscoplastique des joints de grains. Le modèle se base sur le formalisme des mécanismes thermiquement active et une méthode d'obtention des paramètres basée sur la dynamique moléculaire est introduite. Le comportement macroscopique du matériau est obtenu suite à l'application d'un schéma sécant autocohérent. Ce second modèle est complète par une analyse par éléments finis
Domaines
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