3-c Essais à triaxialité basse (essais sur éprouvettes chapeaux)

D

ans le cas des éprouvettes chapeaux, les observations microscopiques ont deux objectifs. Le premier est de vérifier la nature des replis (repère A) observés sur la figure III-7. Le second est d’observer les surfaces de rupture.

Pour vérifier la nature des replis, des essais interrompus ont été réalisés à un déplacement égal à 0,5mm, soit peu avant la rupture, pour les jeux j=0,1mm et j=0,2mm. Les éprouvettes ont ensuite été coupées, polies, puis observées au microscope électronique à balayage. Elles sont montrées sur la figure III-14. Ces observations révèlent la présence de singularités géométriques (repère A) semblables à celles obtenues par simulation numérique.

Pour préciser la nature de ces singularités, les éprouvettes ont été attaquées avec une solution de Nital à 5% de manière à révéler leur microstructure au microscope optique. Une singularité, avant et après attaque, est montrée sur la figure III-15. Il apparaît sur la figure III-15 c) que les grains sur la gauche de la singularité sont fortement allongés (repère A), ils sont équiaxes sur la droite de la singularité (repère B). Le dessus de la singularité apparaît comme une zone de transition (repère C). Ces observations valident le fait que ces singularités sont des replis de la matière et non des fissures comme dans le cas des éprouvettes de double cisaillement. Si les singularités étaient des fissures, les grains, sur la droite de ces dernières seraient allongés et non pas de forme équiaxes.

Ces observations permettent également de mesurer la longueur entre replis notée re sur les figures III-14 et III-18. Ces longueurs sont reportées dans le tableau III-5 avec les longueurs issues de calculs. Si la forme des replis et les ordres de grandeur des longueurs de replis sont respectés, on remarque que les longueurs calculées sont plus grandes. Cela est cohérent avec le fait que les efforts calculés soient surestimés comme le montre la figure II-42 a) et illustre le fait que les calculs utilisant une plasticité de von Mises ne peuvent qu’approcher la localisation des déformations plastiques.

Endommagement et rupture

Figure III-14 : Coupe des éprouvettes chapeaux pour un déplacement égal à 0,5mm : a) j=0,2mm ; b)

j=0,1mm ; c) j=0,0mm. Les flèches bleues (A) indiquent la présence de singularités géométriques.

Figure III-15 : Singularité géométrique (cas j=0,1mm) : a) échantillon poli ; b) microstructure révélée ;c) détail de la microstructure. j (mm) re mesure (mm) re simulation (mm) 0,0 0,60 0,75 0,1 0,42 0,58 0,2 0,37 0,45

a)

b)

c)

B

C

A

re

a)

b)

c)

re

A

A

A

A

A

0,4mm 0,4mm 1,0mm 0,075mm 0,075mm 0,050mm

Chapitre III

106

A la fin des essais sur éprouvettes chapeaux, on observe la rupture macroscopique des éprouvettes dans les cas j=0,1mm et j=0,2mm. La rupture macroscopique s’accompagne d’une brusque chute en effort comme le montre la figure II-18. Pour ces deux cas, les surfaces de rupture peuvent être observées au microscope électronique à balayage. Elles sont montrées sur les figures III-16 et III- 17. Dans le cas j=0,0mm, on n’observe pas la séparation des éprouvettes en deux parties, ni la décroissance de l’effort d’écrasement. Pour évaluer l’état de la matière des éprouvettes à la fin de l’essai, elles ont été coupées, puis préparées et observées, suivant la même procédure que pour les essais interrompus évoqués au paragraphe précédent. Ces observations sont montrées sur la figure III-18.

Les surfaces de rupture montrées sur les figures III-16 et III-17 présentent peu de cupules, ce qui est en accord avec le fait que la triaxialité, dans les deux cas j=0,2mm et j=0,1mm, est faible et inférieure à η=0,3. Ces deux surfaces de rupture montrent des morphologies distinctes. La présence de surface plus lisse dans le cas j=0,1mm peut laisser penser que le mécanisme de rupture est le glissement. Cette hypothèse est appuyée par le fait que la triaxialité est inférieure à zéro pendant presque toute la durée de l’essai, comme le montre la figure III-7. Dans le cas j=0,2mm l’interprétation de la surface de rupture est plus difficile. Cela peut être dû au fait que la triaxialité est négative puis positive durant l’essai comme le montre la figure III-7.

Sur la figure III-18 a), on peut remarquer que les singularités géométriques ne se rejoignent pas. La figure III-18 b) révèle la microstructure au voisinage d’une singularité et au centre de l’éprouvette. On observe que les singularités se présentent comme une ligne brisée en deux. La première partie (repère A) correspond à un repli de matière, comme le montre la différence de morphologie des grains à droite et à gauche. La deuxième partie (repère B) semble être, au contraire, une fissure. Au centre des éprouvettes (figure III-18 c)), on n’observe pas de signe de décohésion. Le caractère allongé de la microstructure montre le très fort cisaillement subi par la matière. La très faible triaxialité, inférieure à η=-0,5, comme le montre la figure III-7, observée durant cet essai, explique que l’on n’observe pas la rupture malgré de très hauts niveaux de déformation, supérieurs à εpl=2,5 au centre de l’éprouvette.

Les informations sur les modes de rupture recueillies dans cette partie, apportent des informations qualitatives sur les mécanismes d’endommagement et de rupture sous-jacents.

Les observations relatives au lieu de la rupture permettent d’avoir une meilleure vision sur les approximations faites pour le calcul des déformations à la rupture présentées dans la partie III-2. Les déformations à la rupture sont la base pour l’identification des paramètres des critères de rupture.

Endommagement et rupture

Figure III-16 : Faciès de rupture des éprouvettes chapeaux j=0,2mm.

Figure III-17 : Faciès de rupture des éprouvettes chapeaux j=0,1mm.

a)

A

B

re

b)

c)

0,2mm 0,2mm 0,040mm 0,040mm 0,75mm 0,1mm

Chapitre III

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Dans le document Intégration de la phase de mise en forme dans le dimensionnement de flasques de sièges automobile (Page 107-111)