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Présentation (Interactions) Matériaux, Environnement, Mécanique

par Damien Faurie - publié le , mis à jour le

L’OR s’intéresse aux interactions entre le comportement mécanique des matériaux métalliques (poly)cristallins et un environnement constitué d’éléments étrangers « actifs » (hydrogène – fragilisation, oxygène – corrosion ou durcissement, etc.). Les travaux visent à développer des formulations théoriques et des simulations numériques à différentes échelles, en dialogue avec les aspects expérimentaux. Initialement centrées sur les interactions « hydrogène – plasticité - rupture » appliquées à l’échelle macroscopique et/ou du polycristal, les problématiques se sont étendues à des échelles plus fines et à des interactions plasticité - corrosion. Les aspects développés ciblent la diffusion, le comportement élasto (visco)plastique et la rupture.
1. Diffusion assistée par les champs mécaniques et l’environnement. Les efforts principaux portent sur les approches numériques permettant de modéliser la diffusion couplée aux champs mécaniques et aux populations de pièges. Jusqu’à présent, la priorité a été donnée aux approches éléments finis, avec une volonté de modéliser des essais de caractérisation de la sensibilité des matériaux à l’hydrogène (essais de disque…). Parallèlement, l’effort s’est déplacé vers la description de ces interactions aux échelles plus fines. L’objectif est désormais de décrire les interactions entre diffusion, piégeage et plasticité à l’échelle de la dislocation, en couplant des modèles de diffusion discrète (KMC) et d’évolution des microstructures de dislocations (DDD), appliqués au fer. Ces divers travaux numériques sont confrontés à des résultats expérimentaux, issus d’essais internes (disques, U) ou en développement (KPFM par exemple).
2. Influence de l’environnement sur le comportement élasto (visco)plastique. En corollaire aux approches précédentes, l’OR vise à modéliser et analyser la modification du comportement mécanique induit par les éléments étrangers issus de l’environnement (création d’une nouvelle phase - hydruration, oxydation - ou modification de l’écrouissage). Ces travaux s’appuient sur des descriptions phénoménologiques implémentées en élément finis, ou par des analyses à des échelles plus fines (à l’aide de la DDD notamment pour étudier les modifications de la mobilité des dislocations). Des observations MEB, EBSD, ou AFM complètent ces travaux.
3. Etude et simulation de l’influence de l’environnement sur l’amorçage et la propagation de fissures. La modification du comportement à rupture a été modélisée par des approches classiques en éléments finis, en utilisant des formalismes de la littérature ou de calculs DFT (zones cohésives). De nouvelles modélisations sont envisagées (approches en champs de phase, méthode XFEM), adaptées aux problématiques de l’axe. Ces modèles seront identifiées et confrontés avec des calculs macroscopiques (Disque ou cloquage).