Sur la modélisation du comportement thermomécanique et métallurgique des aciers. Application au procédé de soudage et de traitements thermiques - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2008

Sur la modélisation du comportement thermomécanique et métallurgique des aciers. Application au procédé de soudage et de traitements thermiques

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Abstract

The work of the thesis concerns the fine modeling of the thermomechanical and metallurgical behavior of steels in order to determine the residual mechanical state of the structures during welding or heat treatment operations. For these cases, difficulties mainly arise in the modeling of the solid-solid phase transformations as well as in the modeling of the mechanical behavior of the multiphasic material. Within an original theoretical framework - generalized standard materials with internal constraints - we proposed models for the behavior of multiphasic material in which the individual mechanical behavior of each phase is supposed to be known and the macroscopic behavior is then obtained using a Reuss model. It is necessary to mention that each phase can present a specific mechanical behavior (plastic or viscoplastic) and the effect of the TRIP - Transformation Induced Plasticity - can be taken into account, which constitutes the originality of the thesis. The models have been implemented into the numerical code COMSOL-Multiphysics and an experimental test presenting similar phenomena as those encountered during welding or heat treatment operations has been simulated. Comparisons between numerical and experimental results show the performance as well as the flexibility of our approach for the simulation of thermomechanical and metallurgical behavior of steels during welding or heat treatment operations.
Le travail de la thèse porte sur la modélisation fine des lois de comportement thermomécaniques et métallurgiques des aciers afin de déterminer l'état mécanique résiduel des structures lors d'une opération de soudage. Il s'agit de définir les cinétiques de transformation de phases à l'état solide ainsi que le comportement mécanique du matériau multiphasé. Dans un cadre théorique original-les matériaux standards généralisés avec des liaisons internes-nous avons proposé des modèles de comportement pour un matériau multiphasé pour lesquels le comportement mécanique propre à chaque phase est supposé connu. Le comportement macroscopique du mélange est ensuite obtenu via l'hypothèse de Reuss (modèle en série). Soulignons que chaque phase peut présenter un comportement spécifique (plastique ou viscoplastique) et l'effet de la plasticité de transformation (TRIP¬-TRansformation Induced Plasticity) peut être prise en compte, ce qui constitue l'originalité de la thèse. Les modèles ont été implantés dans COMSOL-Multiphysics et deux simulations ont été effectuées dans le but de reproduire des essais représentatifs des phénomènes rencontrés lors d'une opération de soudage ou de traitement thermique des aciers. Les résultats fournis par nos modèles ont été comparés aux résultats expérimentaux issus de la littérature. On a pu ainsi montré que les évolutions thermiques, métallurgiques et mécaniques corrèlent de manière satisfaisante avec l'expérience. Cela confirme la performance et la souplesse de notre approche dans la simulation numérique des structures métalliques sous chargements thermomécaniques anisothermes avec la présence de transformations microstructurales.
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Dates and versions

pastel-00004738 , version 1 (11-06-2009)

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  • HAL Id : pastel-00004738 , version 1

Cite

Ngoc Thuy Trinh. Sur la modélisation du comportement thermomécanique et métallurgique des aciers. Application au procédé de soudage et de traitements thermiques. Sciences de l'ingénieur [physics]. Ecole Polytechnique X, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00004738⟩
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