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Introduction

Plasticité intermittente

Elasticité et microstructures

Plasticité et microstructures

Approche multi-échelles

Plasticité confinée

 

Morphologie et plasticité

Le comportement macroscopique des matériaux met en jeu des phénomènes physiques caractérisés par des échelles d’espace très diverses : l’échelle atomique (processus de diffusion, morphologies interfaciales, coeurs des dislocations. . .), l’échelle nanométrique et submicronique (distribution spatiale de précipités, dynamique des dislocations, endommagement par nucléation et croissance de microfissures et de microcavités. . .), l’échelle micronique et au-delà (joints de grains, polycristaux, recristallisation, rupture. . .). La modélisation globale de tout ces phénomènes à l’échelle la plus fine, pour autant qu’elle soit pertinente, est actuellement (et probablement pour longtemps) hors d’atteinte. La modélisation des matériaux nécessite donc la mise en oeuvre de stratégie particulières basées sur des approches multi-échelles appropriées.
Depuis de nombreuses années, le LEM oeuvre au développement de ces approches multi échelles, essentiellement dans le domaine des matériaux métalliques à vocation structurale ou fonctionnelle, avec l’ambition de comprendre et prédire les microstructures développées par ces matériaux et leurs rôles dans leur comportements macroscopiques.
L’ambition est d’identifier les mécanismes fondamentaux qui sous-tendent ces comportements, d’établir les lois que les régissent, et de traiter des matériaux spécifiques.
Les approches multi-échelles peuvent être formulées dans une version "intégrée", où chaque phénomène est traité à l’échelle la plus appropriée, le couplage entre les échelles étant explicitement intégré dans le formalisme. Ce type de démarche est mis en oeuvre au LEM dans le domaine de la plasticité, dans le cadre d’une collaboration forte avec DMSM. Il s’agit du couplage « discret-continu » entre le code de dynamique des dislocations développé au LEM, microMegas, et le code d’éléments finis ZéBuLoN, développé en partie à DMSM.
Les démarches multi-échelles peuvent également être déclinée selon des versions découplées, où chaque niveau est traité indépendamment des autres. Ces approches, plutôt du type « changement d’échelle », consistent à identifier à une petite échelle une loi de comportement qui servira de modèle de base pour l’échelle supérieure. Cette démarche est également poursuivie au LEM, à la fois dans le domaine de la plasticité, où les calculs de dynamique de dislocations sont utilisés pour identifier et calibrer des lois de comportement viscoplastique qui jouent ensuite le rôle d’équations locales de base dans des codes macroscopiques du type éléments finis, et dans le domaine de la thermodynamque hors d’équilibre et des microstructures, où des modèles de germination-croissance sont utilisés pour étudier à l’échelle du polycristal les cinétiques de transformation dans des alliages multiconstitués.
Nous développons enfin une troisième voie, qui consiste à coupler à une même et unique échelle spatiale les différents phénomènes physiques qui contrôlent le comportement macroscopique d’un matériau hétérogène. Il s’agit de la méthode des champs de phase, qui opère à une échelle intermédiaire « mésoscopique », où l’unité de discrétisation se mesure en nanomètres.
Ces méthodologies ont été mise en oeuvre dans plusieurs situations, couvrant aussi bien le domaine de la plasticité et des transitions d’échelle, le domaine de l’évolution de microstructures liées aux transitions de phase, que le difficile problème du couplage entre microstructures de précipitation et comportement plastique.

 

 

CHERCHEURS

Benoit APPOLAIRE

Benoit DEVINCRE

Alphonse FINEL

Ladislas KUBIN

Yann LE BOUAR

Georges SAADA