Comportement mécanique des métaux polycristallins aux grandes déformations en tosion : expériences et simulations
Résumé
The comprehension of the behaviour of materials that subjected to multiaxial loading with large deformations is very important for many analyses of technology and design. The axial strain during torsion test is an effect which can be used to verify the performance of a theoretical model. This test is also simple enough to obtain good experimental data. Torsion test is most conveniently carried out on a solid bar with circular section, however, there is a gradient in the physical quantities throughout the section of a solid bar. Axial stresses and axial strains can also develop in the torsion test. Thus, it is necessary to make a certain modelling in order to interpret the results. In this work, simulations have been carried out in free end torsion testing of solid bars in order to reproduce the Swift effect for Cu, Al, NiAl and Mg materials, for which new experimental results have also been presented. The hardening behaviour is analysed for large strains in polycrystalline copper as a function of strain rate and temperature. Special tests with variable testing speed were designed to simulate the hardening behaviour of copper that can occur in Equal Channel Angular Extrusion. Finally, we studied the phenomenon of dynamic recrystallisation in torsion of polycrystalline copper. The microstructure and the crystallographic textures were analyzed by using the EBSD method (Electron Back Scattering Diffraction).
La compréhension du comportement des matériaux soumis au chargement multiaxial en grandes déformations est très importante pour beaucoup de procédés de technologie et de conception. La déformation axiale pendant l'essai de torsion est un effet qui peut être employé pour vérifier la validité d'un modèle théorique. Cet essai est également assez simple pour obtenir de bonnes données expérimentales. L'essai de torsion le plus commode est effectué sur une barre pleine de section circulaire, cependant, il y a présence d un gradient au niveau des quantités physiques dans toute la section d'une barre pleine. Des contraintes axiales et des déformations axiales peuvent également se développer dans l'essai de torsion. Ainsi, il est nécessaire de faire certains modèles afin d'interpréter les résultats. Dans ce travail, des simulations ont été effectuées par l'essai de torsion en extrémités libres des barres pleines afin de reproduire l'effet de Swift pour les matériaux de Cu, Al, NiAl et Mg, pour lesquels de nouveaux résultats expérimentaux ont été également présentés. Le comportement de l écrouissage est analysé en grandes déformations dans le cuivre polycristallin en fonction de la vitesse et de la température de déformation. Des essais spéciaux avec vitesse variable ont été conçus pour simuler le comportement de l écrouissage du cuivre qui peut se produire dans l'ECAE (Equal Channel Angular Extrusion). Dans un dernier temps, nous avons étudié le phénomène de la recristallisation dynamique dans la torsion du cuivre polycristallin. La microstructure et les textures cristallographiques ont été analysées en employant la méthode d'EBSD (Electron Back Scattering Diffraction).
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