Le travail qu’on a présenté a pour objectif de réaliser un modèle qui permet de contribuer à l’étude du comportement en fatigue d'un alliage à mémoire de forme lors de l’évolution de la déformation plastique, de le valider par comparaison à l'expérience, ensuite de réaliser un couplage entre la transformation martensitique et l'évolution de structure, d’établir les mécanismes de déformations, et enfin de montrer l'influence de la plasticité sur les propriétés mécaniques et thermiques.
Notre mémoire comporte cinq chapitres dont les points essentiels peuvent ainsi être résumés: Dans un premier temps, on a représenté une étude bibliographique sur la transformation martensitique. Une étude générale sur la description de la transformation martensitique, on a représenté les différents effets influençants sur les alliages à mémoire de forme, les différentes classes des mécanismes étudiées dans les AMFs compris le mécanisme de fatigue. Dans la même partie, on a présenté quelques modèles de références qui ont été réalisés pour la transformation martensitique.
Au regard de cette étude bibliographique, il nous est apparu important de décrire le comportement global des AMFs en tenant compte de l’évolution de la structure établie au cours de la fatigue.
Au second chapitre, on a représenté quelques principaux résultats, et quelques principaux modèles effectués sur des alliages à mémoire de forme fatigués. Cela nous a conduit à définir les principales mesures influençants sur les AMFs.
En général, ces mesures mécaniques devront être corrélées à une caractérisation approfondie de la microstructure.
A partir de ces données bibliographiques, on a situé notre problème: C'est de développer une approche thermodynamique en présence des défauts des dislocations formées au cours des sollicitations cycliques en tenant compte de l’effet de l’accumulation de la déformation plastique sur la transformation martensitique.
Dans la suite de notre étude (troisième chapitre) on a développé un modèle qui permet de contribuer à l’étude du comportement en fatigue d'un alliage à mémoire de forme.
Du point de vue cinématique, on a présenté les principaux éléments de base de ce modèle et les paramètres liés à la microstructure. Le modèle a mis en évidence l'importance; d'une part des données thermophysiques du matériau, d'autre part la nécessité de connaître l'évolution de la microstructure après fatigue.
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Le calcul a été développé pour le cas d'une transformation martensitique seule « formation des variantes », et lors de l’évolution de la structure, les défauts des dislocations formées après sollicitations cycliques.
Les résultats des simulations numériques, mécaniques et thermiques ont montré que le potentiel thermodynamique - métallurgique décrit en plus, de façon satisfaisante, les distributions de microstructures et le couplage entre les deux transformations.
Le quatrième chapitre a présenté les principaux résultats mécaniques et thermiques obtenus par le calcul pour un alliage type CuZnAl monocristallin. Ces résultats s'appuient sur l'optimisation du potentiel obtenu. Ils font apparaître les points suivants:
L'évolution de la structure modifie les propriétés mécaniques et thermiques (les températures de transformations, diminution de la contrainte critique de formation de martensite, perte de l'effet de mémoire de forme, dégradation du matériau à grand nombre de cycle, saturation de la fraction volumique de la martensite).
Augmentation de durcissement,
Perte de l'effet de mémoire (cycles d'hystérésis), Stabilité de martensite,
L'ensemble des résultats est en concordance avec les résultats expérimentaux, dans tous les cas, la déformation de transformation est de l'ordre de 6%.
Les résultats obtenus, montrent que les paramètres introduits dans le modèle, ainsi que les différentes hypothèses utilisées pour la modélisation permettent de décrire de façon cohérente les résultats expérimentaux.
A l'aide d'un critère, dit critère de couplage, on a pu réaliser un couplage entre la transformation martensitique et l'évolution de la structure.
Cette étude a montré qu'il existe deux domaines d'évolution:
- Un premier domaine ou l'évolution de la différence de contrainte en fonction de la déformation plastique imposée (variable), est sensiblement nulle. A partir de ces résultats, il ressort que ce stade a un caractère élastique.
Si l'on procède après les premiers cycles (courbe déformation plastique en fonction du nombre de cycles),on observe une évolution linéaire. On a rattaché cette faible sensibilité à la nature du traitement, caractéristique du matériau, « mécanisme réversible ».
- Un second domaine où la courbe évolue d'une manière rapide. On a pensé que dans ce domaine, le comportement est très différent de celui du premier domaine. Cet écart à la loi est d'autant plus prononcé que les déformations plastiques sont importantes. Ceci peut être attribué à un autre mécanisme athermique « Mécanisme inélastique » .
De la même façon, l’examen de la courbe déformation plastique en fonction du nombre de cycles confirme cet aspect, une augmentation significative pour certains niveaux des contraintes. Ce qui peut encore expliquer le début de la microplasticité.
Les résultats du modèle ont montré également pour l'ensemble des amplitudes de déformations plastiques étudiées, un changement dans les courbes d'hystérésis (charge - décharge). Tous les états des sollicitations montrent au cours de la décharge, qu'il subsiste une déformation permanente et une stabilité de la martensite, une difficulté de relaxer les contraintes internes d’incompatibilité de déformation entre le réseau formé et la variante activée .
Au dernier chapitre, on a procédé à l'analyse des résultats du calcul en corrélation avec les microstructures.
L'analyse des résultats mécaniques est faite dans le cadre du modèle de comportement proposé pour un alliage à l'état d’une structure donnée; zones riches en dislocations assimilées à des parois.
Les contraintes internes liées aux incompatibilités de déformation résultant de cette répartition hétérogène des dislocations jouent un rôle important sur les caractéristiques de la déformation et expliquent en particulier la présence d'une dissymétrie évolutive le long de la transformation.
A partir des simulations numériques, il ressort que pour des variantes faiblement orientées, les variations des paramètres de calcul du procédé ne conduisent qu'à des très faibles variations des niveaux des contraintes. On a lié cette faible sensibilité à d'autres plans de glissement.
Pour aller plus en avant, on pense qu'un travail important reste à faire pour définir le profil optimal des contraintes internes par rapport au comportement en fatigue de même alliage et de déterminer expérimentalement les paramètres physiques intégrés dans ce procédé de calcul. Il reste aussi à appliquer la procédure pour le cas d’un polycristal déformé plastiquement, d’étudier les points de symétries le long de cycle de fatigue (effet Baushinger). Prendre un réseau des dislocations fini (n dislocations), relier les paramètres physiques à la densité des dislocations et à la vitesse de sollicitation.
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