RELATION AVEC LES PARAMETRES MICROSTRUCTURAU
IV.1. c) Validation de l’approche analytique et du modèle EF : Essais de traction sur éprouvette en V équipée de jauges de déformation
IV.1.c-i) Nature des essais mécaniques réalisés
Figure 50 : Géométrie des éprouvettes de traction embouties en V utilisées et localisation des jauges de déformation. Toutes les dimensions sont données en mm.
Dans le premier cas, le déplacement relatif des bras de levier du « V » a été suivi par extensométrie laser (selon le principe explicité § II.4.C-ii). L’essai a été réalisé avec une vitesse de déplacement imposée dL/dt de 1 mm par minute.
Dans le second cas, les déformations locales instantanées dans les épaulements et en pointe de V ont été mesurées au moyen de jauges uniaxiales de déformation VishayTM EA-06-062AP-120 (gamme de déformation : ±3%, zone utile : 0.62
mm). La position des jauges de déformation sur l’éprouvette est donnée sur la Figure 50. Deux essais de traction à vitesse de déplacement imposée ont été pratiqués, l’un à la vitesse de 1 mm par minute et le second à la vitesse de 2 mm par minute.
Al B C Cr Co Cu Fe Mn Mo Ni Nb+Ta P Si Ti
J 0.59 0.003 0.04 18.41 0.02 0.02 Bal. 0.07 3.03 53.16 5.06 0.01 0.07 1
Tableau 16 : Composition chimique de la coulée J.
Pour des raisons pratiques d’instrumentation du « V » avec des jauges de déformation, l’ensemble de ces essais a été pratiqué sur des éprouvettes de traction issues d’un feuillard en alliage 718 d’épaisseur 0,7 mm dont la composition chimique est donnée dans le Tableau 16 (coulée J). A noter également que, en dépit des modifications apportées aux grandeurs géométriques caractéristiques du « V », le facteur de proportionnalité liant la vitesse de déformation locale en pointe de V à la vitesse de déplacement demeure égal à celui correspondant à la géométrie des éprouvettes embouties en V utilisées pour les essais de CSC en milieu primaire REP simulé.
IV.1.c-ii) Comportement mécanique de l’éprouvette emboutie en V
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 12 14 Elongation ∆l in mm Imposed displacement ∆L in mm Exp. Simulation
Figure 51 : Allongement ∆l mesuré dans la partie emboutie en « V » de l’éprouvette – Comparaison entre les données expérimentales (extensométrie laser) et les résultats de la
simulation par éléments finis.
D’un point de vue macroscopique, l’allongement de l’éprouvette emboutie en V se révèle bien être une fonction linéaire du déplacement global imposé à la structure lors de l’essai de traction (Figure 51). En outre, le modèle par éléments finis développé
rend parfaitement compte de ce comportement comme en atteste la confrontation des données expérimentales acquises par extensométrie laser et celles calculées par simulation (Figure 51). En outre, la réponse macroscopique de la structure ne se révèle pas sensible à la vitesse de déplacement imposée, du moins pour les vitesses testées. En effet, les données expérimentales présentées sur la Figure 51 ont été acquises lors d’un essai réalisé avec une vitesse de déplacement dL/dt de 1 mm par minute ; un essai réalisé avec une vitesse de déplacement dL/dt de 2 mm par minute fournit les mêmes résultats. Enfin, point important dans le cadre de la validation de l’approche analytique de Garat, les bras de levier du « V » se comportent bien élastiquement en début d’essai (i.e. tant que la zone mise en forme n’est pas redressée) comme en atteste la Figure 52.
Figure 52 : Forme de l’éprouvette de traction calculée en début d’essai et pour un déplacement imposé ∆L de 4,8 mm. A noter que les bras du « V » se comportent élastiquement. IV.1.c-iii) Pertinence de cette géométrie en relation avec des problématiques de CSC
Dans le cadre plus particulier des problématiques type CSC, il convient de s’intéresser avant tout aux champs locaux de déformation dans les structures, les phénomènes de fissuration intergranulaire fragile étant souvent le résultat de l’action combiné d’un environnement agressif et d’une sollicitation mécanique lentement variable (typiquement, une vitesse de déformation dε/dt = 10-7 s-1 est compatible avec la
manifestation de la CSC).
Dans un premier temps, le comportement symétrique de l’éprouvette emboutie en V a été validé par comparaison des données acquises via les jauges de déformation référencées 1 et 3 sur la Figure 50. Ce résultat justifie par là même le bien fondé de ne représenter que la moitié de l’éprouvette dans le modèle par éléments finis développé.
En outre, les données acquises grâce aux jauges de déformation ont également permis de montrer que les zones mises en forme de l’éprouvette (pointe de V et épaulements) affichent systématiquement un comportement de traction dans l’intrados et de compression dans l’extrados (Figure 53). Les valeurs de déformation enregistrées dans l’intrados des zones mises en forme sont systématiquement supérieures à celles enregistrées dans l’extrados ; ceci s’explique par la différence de rayon de courbure inhérente à l’épaisseur même du feuillard utilisé.
Enfin, cette géométrie particulière d’éprouvettes permet de (cf. Figure 54):
générer dans l’épaisseur de la structure un gradient de déformation parfaitement contrôlé grâce à l’ajustement des paramètres géométriques du « V ». Ce gradient se révèle être une fonction quasi-linéaire de l’épaisseur.
le niveau de déformation imposé en pointe du « V » ne varie que très peu au sein de plans parallèles à la fibre neutre de la structure. De fait, cette géométrie
particulière permet bel et bien d’imposer en pointe de V une vitesse de déformation avec précision, et ce, sur une surface de plusieurs mm² dans le cas de la géométrie étudiée.
Figure 53 : Evolution de la déformation mesurée en fonction du déplacement imposé – Comparaison entre les données expérimentales et les résultats du modèle par éléments finis (cf.
Figure 50 pour la localisation des jauges de déformation).
Figure 54 : Déformations εxx calculées en pointe de V pour un déplacement imposé ∆L de 6,8 mm.