Etude de phénomènes dissipatifs dans les matériaux métalliques par mesures thermiques

Description du projet

L’utilisation des phénomènes dissipatifs dans la caractérisation de l’endommagement des matériaux est un sujet à la fois ancien et assez peu exploré. Une des raisons est la difficulté de mesurer ces effets dissipatifs, souvent du second ordre par rapport aux réponses élastiques, surtout dans les matériaux métalliques. Un exemple de cette approche concerne la fatigue à grand nombre de cycles des alliages métalliques. Des travaux récents suggèrent qu’il est possible de relier les variations de régime d’échauffement d’une éprouvette de traction, sollicitée cycliquement à des niveaux de contrainte croissants, à la limite d’endurance du matériau. L’objectif du présent projet est d’essayer d’étudier plus précisément ce qui se passe dans les tous premiers cycles de chargement. Des mesures de température sont effectuées par caméra thermique infrarouge et les sources dissipatives sont identifiées à partir de l’équation de couplage thermomécanique. Une procédure expérimentale très minutieuse a été élaborée afin de mesurer avec confiance de très faibles niveaux d’énergie thermique. Dans les conditions habituelles, le seuil de détection d’échauffement est de l’ordre de 1 mK/s. Les premiers résultats sur un acier bas carbone montrent qu’on peut mettre en évidence la transition entre des phénomènes dissipatifs liés à la viscoélasticité (mouvements réversibles de dislocations) et l’apparition de la microplasticité (mouvements irréversibles de dislocations). Ce travail va se poursuivre en étudiant d’autres matériaux et en tentant de comparer les résultats obtenus avec ceux issus d’autres méthodes de détection de la microplasticité. Des essais de fatigue seront ensuite menés pour tenter de relier ces résultats obtenus sur quelques cycles au comportement à grand nombre de cycles. Thèse : François Maquin (à télécharger sur la page des thèses) Collaboration : Politecnico de Turin, équipe de G. Curti et F. Cura.

Les membres associés à ce projet

Les publications liées à ce projet

MAQUIN, F., PIERRON, F. Experimental evidence of the microplasticity threshold in steel from heat dissipation measurements. Comptes rendus Mécanique. Volume : 335. Numéro : 3. Pages : 168-174. 2007. Elsevier.

MAQUIN F., PIERRON F. Heat dissipation measurements in low stress cyclic loading of metallic materials: from internal friction to micro-plasticity. Mechanics and Materials. Volume : 41. Numéro : 8. Pages : 928–942. 2009. Elsevier.

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