Influence du trajet de chargement sur la réponse mécanique d’un matériau métallique

Abstract

Bien que couramment utilisés pour la simulation numérique des procédés de mise en forme, les codes de calcul par éléments finis traditionnels et commerciaux ont plusieurs limitations. Certaines de ces limitations sont essentiellement dues aux lois de comportements qui sont phénoménologiques ne permettant pas de rendre compte des mécanismes physiques de plasticité qui ont lieu à des échelles plus fines ainsi que de l’évolution de la microstructure du matériau. Pour surmonter certaines de ses limitations, une méthode alternative serait de coupler les codes de calcul par éléments finis avec des modèles de comportement du matériau basés sur la micromécanique. Dans ce contexte, on se propose de coupler le code de calcul par éléments finis LAM3, dédié et adapté à la simulation numérique du procédé de laminage des produits plats, au code de simulation micromécanique basé sur la plasticité cristalline avec un schéma de transition d’échelles autocohérent appelé CRYSTALGD. Le couplage direct consiste à mettre en chaque point de Gauss du calcul par éléments finis une loi de comportement basée sur la plasticité polycristalline. Malgré tous les avantages que présente ce couplage, il est très lourd et requiert le traitement d’une masse importante de données, ce qui entraine un temps de calcul très élevé. Nous proposons dans ce papier une procédure simplifiée pour étudier l’évolution de la texture cristallographique dans les procédés de mise en forme. Nous appellerons cette procédure couplage indirect. Cela consiste à récupérer l’histoire du gradient de déformation locale d’un point matériau dans un calcul par éléments finis et ensuite l’utiliser pour le pilotage d’un modèle polycristallin. Cette technique sera appliquée pour étudier l’influence du trajet de chargement sur la réponse mécanique d’un matériau métallique sollicité en laminage. Le suivi de certains trajets de déformation, sélectionnés au cours du procédé de laminage, permettra également de prédire l’évolution de la texture du matériau ainsi que d’autres paramètres liés à sa microstructure. Nos résultats numériques seront comparés aux données expérimentales sur des aciers ferritiques fournis par Arcelormital.