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Caractérisation expérimentale fine

Les quantités telles que dureté ou module d'Young sont obtenues à l'aide du logiciel fourni avec l'équipement mais d'autres informations nécessitent des développements spécifiques ou des interprétations délicates. Au LASMIS, des simulations numériques de l'indentation sont couplées aux mesures expérimentales pour remonter à certains éléments du comportement mécanique local du matériau.

   
Exemple d'évolutions du module d'Young (à gauche) et de la dureté (à droite) au travers d'un cordon de soudure hétérogène Tantale-Titane (TiAl6V4). Ces mesures ont permis d'observer que le module d'Young du cordon était inférieur à celui des deux matériaux de base. L'homogénéité des propriétés au sein du cordon a permis de justifier une modélisation numérique à l'aide de trois corps (Collaboration CEA/DAM Valduc).

                                      
 
Courbes de dureté et de module d'Young obtenues par indentation instrumentée en fonction de la distance à la future fracture, à un stade avancé de la striction. Il s'agit d'une tôle de cuivre déformée par traction. Lorsqu'une bande de localisation (striction) apparaît, l'essai est interrompu et l'éprouvette est découpée parallèlement à la direction de traction puis polie et une série de mesures par indentation est réalisée sur la tranche (schéma en haut à droite). On constate que, sur une distance supérieure à 10 mm, la dureté augmente en se rapprochant de la future fissure, indiquant l'écrouissage du matériau. Sur une distance de l'ordre de 100 µm, le module d'Young diminue jusqu'à des valeurs nettement inférieures au module du matériau vierge. Ceci pourrait indiquer l'endommagement du matériau.

                         
               
Cartographie du champ de déformation plastique cumulée sous un indenteur sphérique obtenue par simulation numérique. A gauche cas du cuivre, au milieu acier inoxydable austénitique, à droite aluminium. Pour les deux premiers, la déformation plastique maximale est égale à 27% et pour l'aluminium, elle est égale à 13% (Collaboration Univ. Pontificale Catholique de Santiago, Chili).

 

 
 
Courbe obtenue à l'aide d'un indenteur de type Berkovich (pyramide à base triangulaire) dans du cuivre polycristallin. La courbe expérimentale (trait continu) est comparée à deux simulations numériques. La première considère l'indenteur comme parfaitement pointu, la deuxième introduit un défaut de pointe, inévitable en pratique (Collaboration Univ. Pontificale Catholique de Santiago, Chili).
Exemple de modèle de comportement avec élasticité, écrouissage cinématique, écrouissage isotrope et endommagement utilisé au LASMIS

 
Exemple de description du comportement cyclique en cisaillement du Tantale. Comparaison expérience et modélisation (Collaboration CEA/DAM Valduc).