Modèle par Éléments Discrets du comportement des

Modèle par Éléments Discrets du comportement des matériaux
métalliques sous sollicitations thermomécaniques extrêmes
Problématique & objectifs Originalité & Verrous scientifiques
Etude de la morphologie des précipités, et des paramètres auxquels sont
très sensibles les résultats(Energie de surface, désaccord de paramètres
de maille, etc.)
Etude expérimentale ( TEM, Microscope ionique à effet de champ, SAXS,
Analyse enthalpique et thermique différentielle, etc.)
Prise en compte de la plasticité avec la méthode des éléments discrets
Modélisation thermomécanique avec prise en compte des phénomènes
métallurgiques lors de la phase de descente d’un pion dans la matière
Application : Vers la modélisation thermomécanique du FSW avec la
DEM (GranOO) et le code de calcul autonome pour la précipitation
Perspectives
Approche Orientée Objet du modèle métallurgique
Moubarak GADO*
Directeur de thèse: Ivan IORDANOFF, co-encadrants: Jean-Luc CHARLES, Dominique COUPARD
Arts et Métiers ParisTech, I2M,CNRS, Esplanade des Arts et Métiers - 33405 Talence cedex –France
(*) Contact : moubarak,[email protected]
blabla
Elément Cu Mg Si Mn Zn Fe Ti Cr Ni Pb Al
Moy (%) 4.11 1.30 0,08 0.47 0.22 0,18 0,03
100 ppm
<100 ppm < 100 ppm 93,7
Démarche
Étude bibliographique
La séquence de décomposition d’une solution solide sursaturée
dans l’alliage d’aluminium 2024 est très controversée [1,2,3]
Les modélisations par éléments discrets permettent d’aborder
les comportements thermomécaniques complexes pour lesquels
les modèles basés sur la mécanique des milieux continus sont
peu adaptés[4]
[1] Khan et al. , (2008) A model for precipitation kinetics and hardening in Al-Cu-Mg alloys. Materials Science and Engineering A, 472, (1-2), 66-74
[2] Kovarik L, Court SA, Fraser HL, Mills MJ. Acta Mater 2008;56:4804–15
[3] S. C. Wang, M. J. Starink,(2005) Precipitates and intermetallic phases in precipitation hardening Al-Cu-Mg-(Li) based alloys. International Materials
Reviews, 50(23) :193–215.
[4] Inigo Terreros,Phd thesis, Modélisation DEM thermo-mécanique d’un milieu continu
Couplage programme Python/C++ du modèle métallurgique
avec calcul DEM GranOO
Modélisation de la précipitation
•Prise en compte des différentes grandeurs thermodynamiques
•Etude des mécanismes de germination
•Etude et modélisation de la cinétique de précipitation
•Etablissement d’une loi d’évolution de la distribution des précipités
•Implémentation d’un code de calcul autonome pour la précipitation
Relation état de précipitation/propriétés mécaniques
Validations expérimentales
Energie de changement de phase Energie d’interface Energie de distorsion élastique
Mettre en place un modèle métallurgique prédisant l’évolution
microstructurale en fonction d’un chargement thermique
Développer un modèle par éléments discrets couplant le
comportement thermomécanique élastoplastique à l’évolution
métallurgique locale en fonction des sollicitations mécano-
thermiques
Méthode des Eléments Discrets - Friction Stir Welding,
Plasticité - Précipitation - Alliages d’aluminium -
Durcissement par précipitation
Objectifs
Élaborer les modèles requis à l’échelle de la microstructure permettant de prévoir la
modification des propriétés de la matière (module d’Young, dureté, comportement,
..,) liées aux paramètres du procédé.
Alliage d’aluminium 2024 T351 :
Bon compromis entre résistance à la fatigue et tenue
àla fatigue très intéressant pour les applications
aéronautiques
Alliage à durcissement structural: propriétés
mécaniques étroitement liées à l’état de précipitation
Composition chimique massique
Flux de germination
Programme
Python/C++
Bibliothèque dédiée
aux concepts liés à
la métallurgie
+
Couplage avec Calcul DEM
Matériau étudié