Thermal and mechanical fields induced by the moving dislocations
Champs thermiques et mécaniques induits par le mouvement des dislocations
Résumé
In the context of the modelling of materials behaviors, it is difficult to ignore the irreversible processes. These processes are inseparably connected with inelastic or anelastic deformations and therefore with intrinsic dissipation which leads to an overheating of the solid. In practice, these deformations are associated with the propagation of the lattice defects. A thermodynamical analysis of this phenomena shows that the heat source may be represented by the motion of defects causing an important thermal gradient. In this work, we treated the dissipative effects and the thermoelastic coupling mechanisms associated with the moving dislocations. This is done in a general framework but is used to study the thermomechanical effects of the steady-state quasi-static motion of a straight edge dislocations in an elastic medium. To analyse the thermomechanical effects associated with the moving dislocations, we used the irreversible thermodynamic process. We shown that the existence of a moving dislocation in a medium behaves likes a moving and dissipative straight heat source. This source generates a thermal variations which in turn generate thermal strains and stresses. The analysis of these fields shows that the thermomechanical coupling caused by the moving dislocation remains negligible. Nevertheless, the extension of this study to a situation of a large number of dislocations like a shear band allowed to obtain an important thermal effect. Morever, the thermodynamical study permitted to introduce a thermodynamical force associated with the moving dislocation. The calcul of this force from the different thermomechanical fields introduced by the presence and movement of the dislocation allowed to establish that whatever the speed of the dislocation and the radius of her core, this force is exactly the Peach and Koehler one and it's never due to the proper thermomechanical fields of the straight edge dislocation
Au cours de la modélisation des comportements des matériaux, il est difficile d'ignorer les processus irréversibles. Ce sont des processus faisant intervenir des déformations inélastiques ou anélastiques s'accompagnant d'une dissipation intrinsèque provoquant un échauffement du solide. Pratiquement, tout phénomène inélastique ou anélastique est lié à la propagation de défauts. L'analyse thermomécanique de tel phénomène montre que la source de chaleur peut être identifiée aux défauts mobiles créant ainsi des gradients thermiques importants. Dans ce travail, nous avons traité les effets dissipatifs et les mécanismes de couplage thermoélastique associés aux mouvements des dislocations. Les outils mis en place sont établis dans un cadre très général mais appliqués à l'étude des effets thermomécaniques de la mobilité uniforme d'une dislocation coin rectiligne dans un milieu élastique. Pour analyser les effets thermomécaniques liés aux mouvements des dislocations, nous avons utilisé le formalisme de la thermodynamique des processus irréversibles. Nous avons ainsi montré que l'existence d'une dislocation mobile dans le milieu se traduit par la présence d'une source de chaleur linéique dissipative. Cette source engendre des variations de la température qui à leur tour engendrent des déformations et des contraintes thermiques. L'analyse de ces champs montre que les couplages thermomécaniques induits par le mouvement des dislocations prises individuellement restent extrêmement faibles. Par contre, l'extension de cette étude au mouvement des dislocations prises collectivement telle que la bande de cisaillement a permis d'aboutir à des effets thermiques très importants. Par ailleurs, l'étude thermodynamique a permis d'introduire la force thermodynamique associée au mouvement de la dislocation. Le calcul de cette force, à partir des différents champs thermomécaniques induits par la présence et le mouvement de la dislocation coin rectiligne, permet d'établir que quelle que soient la vitesse propre et le rayon du cœur de la dislocation, cette force s'identifie bien à celle de peach et koehler et ne peut en aucun cas être causée par les champs thermomécaniques propres de la dislocation
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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