Modélisation Elasto-Viscoplastique du Comportement des Aciers

Abstract

Dans cet article, une modélisation des différentes phases (ferrite, perlite etc.…) d’un acier multiphasé est proposée moyennant une loi phénoménologique à base physique. La description unifiée du comportement viscoplastique peut être décrite à partir de lois de type sinus hyperbolique. Dans cette optique, une loi en sinus hyperbolique est utilisée afin de décrire de façon physiquement acceptable l’ensemble des comportements asymptotiques du comportement viscoplastique. L’écrouissage de chacune des phases est de type combiné (isotrope et cinématique) incluant l’effet de vitesse de déformation propre au comportement visqueux. A partir d’un modèle de comportement monotone unidimensionnel d’inspiration métallurgique, nous développons une formulation tridimensionnelle incrémentale, en déterminant l’expression du potentiel dont découlent les lois de comportement correspondantes. La capacité du modèle ainsi obtenu à décrire le comportement élasto-viscoplastique d’une phase est testée au travers de simulations de tests rhéologiques décrivant différents chemins de déformation à différentes vitesses de déformation. Une discussion basée sur la comparaison de ces simulations avec des résultats expérimentaux sur un acier 100% ferritique est présentée.

In this work, an elastic-viscoplastic behaviour modelling of multi-phase steels at large strain-rates is presented. For each phase (ferrrite, perlite etc…), an advanced physically based viscoplastic constitutive model is adopted. Viscoplastic behaviour can be described by hyperbolic sine function. A new physically based constitutive law suitable to capture all the main features of viscoplasticity is used. In this study, the model has been extended to three dimensional framework in view of numerical implementation in a finite element code. The ability of this modelling framework to describe the behaviour of steels at high strain-rates is explored by means of simulations of rheological tests at various strain-rates and involving different strain paths. The model is applied to a 100% polycrystalline ferritic steel. Numerical results in terms of strain rate sensitivity and Bauschinger effect are discussed and compared with experimental ones.