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Dissertations / Theses on the topic 'Alliage d'aluminium de fonderie'
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Martinez, Rémi. "Modélisation multi-échelles des propriétés mécaniques d'un alliage d'aluminium de fonderie." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST1148.
Full textAbstract:
Ce travail présente les résultats d'un modèle théorique de précipitation de particules Al$_2$Cu dans un alliage d'aluminium de fonderie de type 319 traité thermiquement T7, prenant en compte les équations de la théorie de la coalescence. L'utilisation d'une distribution de taille de particules expérimentale discrétisée comme point de départ du modèle rend possible l'utilisation d'une équation de flux afin de modéliser l'évolution du rayon moyen des particules dans un élément de volume représentatif de l'alliage. L'utilisation d'un schéma numérique implicite permet de ramener la résolution du problème physique à l'inversion d'une matrice tridiagonale. Ainsi, l'évolution du rayon critique de coalescence, du nombre total et de la fraction volumique de précipités sont obtenus pour plusieurs vieillissements. Les résultats du modèle a été confrontés aux résultats des mesures expérimentales qui ont été réalisées à l'aide d'observations en microscopie électronique à transmission et qui ont permis une mesure de la taille des précipités. Ces derniers ont été assimilés à des sphères de volume équivalent aux plaquettes réelles et ont été analysés numériquement. Les résultats fournis par le modèle théorique sont en bon accord avec les mesures expérimentales et ont permis le couplage du modèle de coalescence avec un modèle micromécanique fondé sur la théorie des dislocations et calibré à l'aide d'essais de traction en température. Il permet de déterminer la limite d'élasticité de l'alliage pour un vieillissement jusqu'à 1000h compris entre 23°C et 300°C. La limite d'élasticité est alors assimilée à une somme de trois contraintes~: une contrainte liée à la friction de réseau (contrainte de Peierls), une contrainte liée au contournement des précipités par les dislocations (contrainte d'Orowan) et une contrainte liée à la présence de solution solide. Enfin, des essais de fatigue oligocyclique à différentes températures ont permis de déterminer les variables internes de la loi de comportement macroscopique. Il s'agit d'une loi élasto-viscoplastique de type Lemaitre et Chaboche, à laquelle la limite d'élasticité calculée par le modèle micromécanique est couplée. Ainsi, le comportement physique macroscopique de l'alliage est fonction de la coalescence des précipités. Des calculs 1D ou 3D, par éléments finis, permettent alors de déterminer le comportement général d'une culasse soumise à de la fatigue thermomécanique<br>This work highlights the results of a theoretical Al$_2$Cu particles coarsening model in a T7 thermal treated 319 aluminum alloy. As an input of the model, the experimental and discretised size distribution of the precipitates, in a 1$mu$m$^3$ representative volume element of the alloy, is used and coupled to a flux equation. The use of a numerical implicit scheme allows us to solve the problem by the inversion of a tridiagonal matrix. Thus, the evolution of the critical radius of coarsening, of the total number and of the volumical fraction of particles are modeled in a range of temperature going from 23°C to 300°C up to 1000h ageing time. Results were then compared to transmission electron microscope observations and are in good agreement with experimental measurements. Hence, the model was then coupled to a micro-mechanical model which is based on the theory of dislocations. It determines the real yield stress of the alloy generated by the interaction of the dislocations with the lattice (Peierls stress), with the precipitates (Orowan stress) and with the atoms in solid solution. Both models were then combined into a mechanical macro-scale model in order to represent the LCF behavior of the material. An elasto-viscoplastic law has been used and all the internal variables were experimentally determined using LCF stress/strain loops for the mechanical steady state. The simulation results are in good agreement with the experiments. Finally, 1D and 3D finite element computations could be run, taking into account the evolution of the microstructure during ageing and its impact on the evolution of the mechanical properties, to determine the head cylinder behavior under thermomechanical fatigue
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Hervieu, Olof. "Thixoformage par coulée sous pression : Application aux alliages d'aluminium et de magnésium." ENSMP, 1998. http://www.theses.fr/1998ENMP0801.
Full textAbstract:
Le thixoformage est un procédé consistant à mettre en forme un alliage à l’état semi-solide. Il comporte trois étapes : la production de matière première, le réchauffage à une température située dans l'intervalle de solidification et la mise en forme. L'objet de cette thèse est d’étudier et d'analyser chacune de ces étapes. Dans un premier temps, une synthèse bibliographique traite de la solidification et de l'obtention d'une structure propice à l'injection semi-solide. Puis, un bilan du comportement rhéologique des alliages semi-solide est présente. Il montre la difficulté d’étudier le comportement de l'alliage en régime transitoire, régime qui correspond à celui de l'injection semi-solide. Un site pilote de thixoformage a été mis en place. Il est constitué d'un poste à induction, d'une presse à injecter classique de 200 tonnes à chambre froide et d'un dispositif original pour transférer la billette de l'inducteur au conteneur sans perte de matière. Les essais ont porté sur trois alliages d'aluminium (a356, a355 et 2014) et deux alliages de magnésium (az91 et am60). Les billettes ont été élaborées selon différents procédés (coulée continue avec et sans brassage électromagnétique, extrusion, et PID). Pour chaque type de billette, et pour chaque étape du procédé, une étude microstructurale est présentée. La refusion partielle est une étape délicate du thixoformage. Aussi, les paramètres influençant l’homogénéité de température au sein de la billette sont analysés et un modèle simple d’évaluation de la puissance à fournir pour atteindre au plus vite la température de début de fusion tout en gardant un gradient de température acceptable est proposé. Les paramètres d'injection et la conception du système d'alimentation d'une pièce sont étudiés. Il apparaît que l'injection sous pression impose une procédure stricte pour obtenir la qualité métallurgique du produit, comme le confirment les essais d'injection effectues sur un moule éprouvette et sur deux moules industriels.
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Carpentier, David. "Modélisation de la formation des microporosités lors de la solidification d'alliages à base d'aluminium." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL125N.
Full textAbstract:
En fonderie d'aluminium, la présence de microporosités au sein des pièces moulées nuit considérablement à leurs propriétés mécaniques. On comprend par conséquent que la modélisation et la prédiction de la formation des microporosités peuvent être d'un grand soutien pour le fondeur. Dans cette étude, nous avons observé tout d'abord expérimentalement la sensibilité à la formation des microporosités d'alliages binaires d'aluminium-silicium (Al-3%Si, Al-7%Si, Al-11%Si) dans des conditions de solidification unidirectionnelle ou uniforme. La caractérisation de nos essais nous a permis de retrouver certaines tendances déjà observées expérimentalement dans la littérature et notamment une augmentation de la fraction volumique de pores avec: la teneur initiale en hydrogène dissous, une microstructure plus grossière, une pression extérieure plus faible. Au vu de ces résultats, nous avons alors adopté une approche thermodynamique ou nous avons montré notamment que, dans l'intervalle de solidification des alliages d'aluminium, la diminution de la température et l'enrichissement en soluté du liquide résiduel peuvent diminuer considérablement la solubilité de l'hydrogène. Dans ces conditions, la formation des microporosités peut avoir lieu dans les premiers stades de la solidification ou les pertes de pression associées au retrait de solidification sont alors négligeables. Notre étude a abouti à la définition d'un modèle analytique de prédiction de la fraction volumique de pores se caractérisant par les deux étapes suivantes: 1) la détermination de la fraction solide critique à partir de laquelle la formation des microporosités devient thermodynamiquement possible, 2) le calcul de la fraction volumique de pores à partir de la résolution du bilan de masse pour l'hydrogène. Notre approche peut être utilisée pour d'autres alliages d'aluminium et/ou dans des conditions de solidification plus compliquées
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Iben, Houria Mohamed. "Etude expérimentale et modélisation de la durée de vie en fatigue d'un alliage d'aluminium de fonderie A356-T6 sous chargement multiaxial." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015ESMA0007/document.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif d'étudier la tenue en fatigue de l'alliage de fonderie A356-T6 sous chargement multiaxial. Des essais en fatigue à 106 cycles ont été effectués pour deux rapports de chargements différents à Rσ = 0 et Rσ = -1. La première partie expérimentale est menée sur des éprouvettes issues d'une coulée en ‘V’ avec des défauts naturels de fonderie et des défauts artificiels avec une variation de la microstructure. Suite aux résultats expérimentaux, nous avons montré que la taille des défauts ainsi que la microstructure caractérisée par la SDAS, sont les principaux paramètres qui influencent la limite de fatigue de cet alliage. Par comparaison entre les résultats obtenus à Rσ = 0 et Rσ = -1, il s'avère que la contrainte moyenne joue un rôle primordial sur la sensibilité du matériau à la taille du défaut et à la SDAS. Dans la suite, des modifications ont été menées sur le critère de DSG qui consistent à introduire l’effet de la SDAS au niveau du critère. L’application de ce critère modifié dans un diagramme de Kitagawa pour les différents cas de chargement a montré que l’abattement de la limite de fatigue en fonction de la taille de défaut et de la SDAS est bien décrit. Dans la dernière partie un outil numérique a été développé permettant de simuler la limite de fatigue en partant du procédé de fonderie. Cette démarche est sous forme d’une chaîne de calcul numérique qui permet de simuler la taille de défaut et de la SDAS à partir du procédé de fonderie. Suite à cette simulation, le modèle est capable de prévoir la limite de fatigue en utilisant le critère de DSG modifié. La combinaison entre la loi de Weibull et le critère de DSG permet à la suite de la chaîne de simulation de prévoir ainsi la probabilité de rupture à chaque point de la structure. Nous avons proposé dans cette partie un moule qui permet d’élaborer des éprouvettes avec deux microstructures différentes. Dans cette étude, une deuxième campagne d’essais a été réalisée sur ces éprouvettes afin de valider la simulation numérique sur le moule proposé. Le modèle numérique prévoit raisonnablement bien les résultats expérimentaux obtenus<br>This study aims to investigate the fatigue behaviour of A356-T6 aluminum alloy. Experimental fatigue tests at 106 cycles have been performed for two loading ratios: Rσ = 0 and Rσ = -1. The first experimental investigation was conducted on specimens from a ‘V’ wedge casting with natural and artificial defects which provides a variation of the microstructure. Following the experimental results, we have shown that defects characterized by their size and the microstructure characterized by SDAS, are the main parameters that control the fatigue limit. By comparing the results obtained for both loading ratios, it appears that the mean stress has an effect on the sensitivity to the defect size effect and microstructure.The DSG criterion was modified to introduce the effect of SDAS. This improved DSG criterion has been employed to predict the Kitagawa diagram for multiaxial loading for different loading cases. The simulation of the modified DSG criterion showed that the reduction of the fatigue limit with the defect size and SDAS is well described. In the last part a numerical model was developed to perform a simulation of the fatigue limit starting from the casting process. Using this numerical model, we simulated the defect size and SDAS depending on the solidification time, eventually the fatigue limit issimulated using the improved DSG criterion. With combining between Weibull law and modified DSG,we predict the probability of failure at each point of the structure. We proposed in this part a mold which let to obtain samples with two different microstructures. In this study, a second fatigue tests was carried out on these samples to validate the numerical simulation on the proposed mold. It turns out that the numerical model provides reasonably well the obtained experimental results
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Barlas, Bruno. "Etude du comportement et de l'endommagement en fatigue d'alliages d'aluminium de fonderie." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00162056.
Full textAbstract:
La présente étude a pour but de déterminer l'influence de la composition chimique, des procédés industriels, et du traitement thermique d'alliages Al-Si sur leur comportement et leur durée de vie en fatigue. Il s'agit de diminuer le temps de développement d'une pièce et donc son coût, en augmentant la part des simulations numériques dans le processus de conception. On cherche donc à fournir un modèle unifié pour la classe des alliages d'aluminium de fonderie, à application pour les culasses automobiles.<br />1 Essais mécaniques<br />Des essais mécaniques ont permis de définir les lois de comportement et d'amor¸cage de quelques alliages représentatifs des différentes familles d'alliages, avec divers pourcentages de Si, Cu, Mg et divers traitements thermiques. Ces essais sont de type fatigue isotherme, fatigue thermomécanique, microscopie électronique en transmission, en balayage et dureté... Le point névralgique de cette étude est le caractère vieillissant de ces alliages, dû aux phénomènes de croissance/coalescence des précipités durcissants qui provoquent un adoucissement rapide en température.<br />2 Approche microstructurale<br />Le comportement dépend de la nature et de la taille des précipités durcissants que contient la matrice. Une étude au MET et une simulation sur le logiciel Thermo-calc nous ont permis de déterminer les domaines de stabilité des diverses phases durcissantes en fonction de la composition et de la température de revenu et/ou de service. La gamme de température étudiée va de 20 à 300°C. La concentration en éléments d'alliage va de 5 à 10% pour Si et de 0 à 3% pour Cu. Elle vaut 0.3% pour Mg. Le taux de résiduels (Fe, Mn, Ti...) dépend du grade de l'alliage. Les traitements thermiques sont T5, T6 et T7.<br />3 Comportement et amorçage<br />Les lois de comportement contrainte-déformation sont implantées dans le code de calcul par éléments finis ZéBuLon. Le modèle de comportement élastoviscoplastique est issu du modèle de Lemaitre et Chaboche. Un paramètre de vieillissement identifié à l'échelle microscopique et dont l'effet est sensible au point de vue macroscopique est ajouté à ce modèle. La variable interne a, qui modélise le vieillissement, porte principalement sur la limite d'élasticité et l'écrouissage cinématique, elle permet de rendre compte de la chute des propriétés mécaniques de l'alliage. Ceci complique les capacités de prévision de modèles du type Manson-Coffin ou Wöhler. Pour cette raison, on adapte à nos matériaux un modèle d'intéraction fatigue-fluage proposé par l'ONERA. Pour la prévision de la durée de vie, on utilise les données expérimentales en conditions stabilisées pour identifier les lois d'amorçage par le biais d'un post-traitement. Le modèle d'amorçage introduit une interaction fatigue-fluage non-linéaire. On retrouve ainsi naturellement à basse température un mode de rupture dominé par la fatigue et à haute température un effet prédominant du fluage.<br />4 Résultats<br />Ce modèle a été appliqué au calcul d'une structure réelle (culasse diesel), dont le maillage a été fourni par Renault.<br />La cartographie thermique, les champs de contraintes et de déformations, ainsi que les champs de vieillissement permettent de comprendre les mécanismes d'endommagement du pontet intersoupapes en fatigue thermo-mécanique en fonction de la composition chimique et du traitement thermique de l'alliage.
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Messager, Alexandre. "Étude de l'amorçage et de la propagation de fissures de fatigue internes courtes en régime gigacyclique dans un alliage d'aluminium de fonderie." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE032.
Full textAbstract:
Le procédé de fonderie permet de produire en grande série des pièces à géométrie complexe à faible coût. Cependant, les défauts inhérents à ce procédé de fabrication (soufflures, retassures, etc.) sont des sites privilégiés d’amorçage de fissures de fatigue. La position d'un défaut par rapport à la surface de la pièce influe sur sa nocivité et sur la résistance en fatigue du composant. Les connaissances actuelles sur les mécanismes d'amorçage et de propagation de fissures de fatigue internes sont bien moins développées que celles sur les fissures amorcées à partir de défauts de surface. L’objectif de ce travail est donc de caractériser les mécanismes et cinétiques d’amorçage et de propagation de fissures de fatigue internes courtes dans l’alliage d'aluminium moulé A357-T6. Pour cela, un dispositif expérimental permettant d’observer l’amorçage et la propagation de fissures de fatigue internes par tomographie synchrotron in-situ et thermographie infrarouge a été développé. Les données de tomographie ont permis de quantifier les cinétiques de propagation de fissures internes. Les étendues des facteurs d’intensité des contraintes ont été calculées par éléments finis le long des fronts de fissure en supposant le matériau homogène. Par ailleurs, La microstructure des éprouvettes a été caractérisée par tomographie à contraste de diffraction (DCT) ce qui a permis de réaliser des calculs sur agrégats polycristallins afin de mieux comprendre les interactions entre fissures et microstructure. Enfin, grâce à des simulations thermomécaniques par éléments finis, les élévations de température en surface des éprouvettes, mesurées par thermographie infrarouge, ont pu être corrélées aux évolutions 3D des fronts de fissure observées par tomographie<br>Casting allows the mass production of parts with complex geometry at a low cost. However, defectsinherent to the manufacturing process (pores, shrinkages, etc.) are natural stress concentrators and act as amajor cause of fatigue crack initiation. The defect position from the part surface influences its harmfulnessand the fatigue strength of the component. Initiation and propagation mechanisms of internal fatiguecracks are currently less studied than those emanating from surface defects. The purpose of this work is tocharacterize short internal fatigue crack initiation and propagation mechanisms and kinetics in the A357-T6 cast aluminium alloy. An experimental testing device allowing the observation of internal fatigue crackinitiation and propagation by in-situ synchrotron tomography and infrared thermography was developed.The propagation kinetics of internal cracks were quantif ied through tomographic data processing. Stressintensity factor ranges were calculated by f inite element analysis along the crack fronts assuminghomogeneous material. In addition, the microstructure of the specimens was characterized by diffractioncontrast tomography (DCT) which allowed polycrystalline aggregates simulation in order to betterunderstand the interactions between cracks and microstructure. Finally, thanks to f inite elementthermomechanical simulations, the surface temperature increases of the specimens, measured by infraredthermography, were correlated to the 3D evolution of the crack fronts observed by tomography
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Barry, Alain. "Fatigue oligocyclique a hautes temperatures de deux alliages d'aluminium de fonderie. Approches mecanique et microstructurale." Compiègne, 1993. http://www.theses.fr/1993COMP615S.
Full textAbstract:
Cette etude consiste a conduire des essais mecaniques (fatigue oligocyclique, relaxation) a temperature ambiante et a hautes temperatures en condition isotherme. L'evolution microstructurale des alliages (precipitation, modes de deformation) au cours des essais est analysee en microscopie electronique a transmission, afin d'apprehender les mecanismes physiques responsables des comportements observes. L'identification de lois de viscoplasticite (de type chaboche) rendant compte au mieux du comportement mecanique aux differentes temperatures, apporte une reponse quantitative au probleme pose. L'interet de ce travail est de concilier les deux approches complementaires que sont l'observation microstructurale, d'une part, et la modelisation mecanique d'autre part
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Santini, Paul. "Composites unidirectionnels alliage d'aluminium / fibre d'alumine élaborés par fonderie moyenne pression : Choix des matériaux et analyse des paramètres microstructuraux permettant l'obtention de hautes caractéristiques mécaniques." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0143.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a porté sur la mise au point de composites unidirectionnels à renfort alumine et matrice d'alliage aluminium élaborés par fonderie moyenne pression. Le travail s'est articulé autour des axes suivants: - L'étude théorique du procédé de fonderie et la détermination de conditions optimales d'élaboration. - La réalisation de divers systèmes fibre / matrice permettant l'étude de l'influence de paramètres tels que la microstructure de la matrice, la nature de l'interface fibre - matrice, la composition chimique de la fibre, sur la résistance mécanique du composite. - L'étude des systèmes hautes performances Nextel 610 / A9 et Nextel 610 / 7475. - La comparaison, dans le cas des composites à matrice non alliée, des performances obtenues en résistance mécanique en sens long avec les valeurs fournies par divers modèles théoriques de rupture<br>This work deals with the study of unidirectional aluminum alloys matrix composites reinforced with alumina fibers, elaborated by medium pressure casting. This investigation was based on the following points: - The theoretical study of the infiltration process and the determination of the best processing conditions. - The fabrication of different types of fibre/matrix systems in order to study the influence of parameters such as the microstructure of the matrix, the nature of the fiber-matrix interface, the chemical composition of the fiber, on the mechanical resistance of the composite. - The study of high performance Nextel 610 / A9 and Nextel 610 / 7475 systems. - The comparison, in the case of the unalloyed matrix composites, between the mechanical resistance obtained from longitudinal tensile tests and the values taken from different theoretical rupture models
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Ovono, Ovono Delavand. "Recyclabilité des alliages d'aluminium de fonderie : Influence des éléments résiduels sur la microstructure et le comportement mécanique." Compiègne, 2004. http://www.theses.fr/2004COMP1549.
Full textAbstract:
La présente étude, réalisée en collaboration avec Montupet vise à étudier les alliages d'aluminium de fonderie fortement chargés en éléments résiduels pour une application dans la fabrication des culasses automobiles. Les caractérisations microstructurales et mécaniques ont permis d'obtenir une composition optimale d'un alliage d'un alliage fortement chargé en éléments résiduels (AS9U3G). Ensuite des essais de fatigue, de traction, et de microdureté ont été effectués et les résultats sont analysés en relation avec l'évolution de la microstructure. L'ensemble de ces données a été comparé et discuté tant d'un point de vue macroscopique que microscopique à celles obtenues pour l'alliage classique AS7U3G. Il a été montré que si le comportement mécanique des deux alliages reste voisin en l'absence d'endommagement, en revanche, l'évolution de la précipitation durcissante est différente à partir de l'état T5. Enfin la durée de vie de l'AS9U3G reste fortement influencée par la présence de nombreux composés intermétalliques qui sont des sites d'amorçages de fissures<br>Cast aluminium alloys make popular candidates for automotive applications and in particular on the fabrication of cylinder head and engine block materials. For the development of a new cylinder head and in order to lower the costs of provision at the refiner, we have chosen to increase the iron, manganese, and zinc contents used in AS7U3G alloys. The effect of residual element on the microstructure and mechanicals properties of two cast aluminium alloys, the reference AS7U3G and the AS9U3G with a high content in residuals elements, in T5 state, has been studied. Fatigue, tensile, and microhardness tests were performed and the test data were analyzed in relation with the evolution of microstructure. The results of tensile and low cycle fatigue tests showed that stresses levels in the two alloys were identical, but some differences appear at the level of precipitation evolution; And the fatigue life defers considerably because of the significant number of intermetallics compounds and volume fraction of pores in the AS9U3G alloy which are fatigue cracks initiation sites
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Liu, Li. "Évaluation de la propreté des alliages d'aluminium de fonderie A356.2 et C357 à l'aide de la technique PoDFA." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/mq26834.pdf.
Full text
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Liu, Li. "Évaluation de la propreté des alliages d'aluminium de fonderie A356.2 et C357 à l'aide de la technique PoDFA /." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 1997. http://theses.uqac.ca.
Full text
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Dézécot, Sébastien. "Caractérisation et modélisation du rôle des défauts microstructuraux dans la fatigue oligocyclique des alliages d'aluminium de fonderie : Application au procédé à modèle perdu." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI148/document.
Full textAbstract:
Cette étude s’attache à caractériser les mécanismes d’endommagement qui mènent à la rupture d'un alliage AlSi7Cu3Mg élaboré par un procédé à modèle perdu sous sollicitations cycliques isothermes à 250°C en condition de plasticité généralisée. Sa caractérisation par micro-tomographie aux rayons X (µCT) a montré la complexité et l'aspect 3D marqué de la microstructure: présence de pores de morphologies complexes de grandes tailles (>1mm) et d'un réseau inter-connecté de particules. Un montage expérimental a été développé pour réaliser des essais de fatigue à haute température suivis in situ par µCT synchrotron. Ces essais ont mis en évidence les interactions entre les fissures et les éléments microstructuraux. Les fissures s'amorcent au cœur des éprouvettes à proximité des cavités de retrait au niveau de particules dures. La propagation des fissures apparaît corrélée à la rupture progressive des particules présentes en pointe de fissure. Ces observations ont été complétées par des essais de fissuration réalisés sur des éprouvettes macroscopiques. Un matériau sans pore (similaire au premier) à été produit pour dissocier le rôle des pores et celui des particules dans la fissuration du matériau. L’influence des pores se révèle du premier ordre pour l’amorçage. Des maillages éléments finis réalistes ont été générés pour réaliser des simulations élasto-viscoplastiques qui ont permis de proposer un critère d’amorçage. Les zones critiques vis-à-vis de l’amorçage de fissures sont celles où l’énergie de déformation inélastique est maximale. Les chemins de fissuration correspondent aux zones localisant les déformations inélastiques et présentant de fortes triaxialités des contraintes. L’ensemble de ces analyses a donc permis de proposer un scénario complet d’endommagement. Enfin, les essais sur éprouvettes macroscopiques ont permis de proposer un modèle pour décrire la vitesse de propagation des fissures et ceci pour les deux matériaux. Ce modèle, facilement utilisable en bureau d’étude, a été validé pour différents niveaux de chargements<br>This study aims to characterize the fatigue damage mechanisms that lead to the rupture of a cast aluminum alloy AlSi7Cu3Mg produced by lost foam casting at 250°C under large scale yielding. Its characterization by X-ray micro-tomography (µCT) showed the complexity and the strong 3D aspect of its microstructure: large pores with complex shapes (>1mm) and a network of interconnected hard particles are present. An experimental setup was developed to perform high-temperature fatigue tests monitored in situ by synchrotron µCT. These tests revealed the interactions between cracks and microstructural elements. Cracks initiated, in the bulk, on hard particles located in the vicinity of shrinkage cavities. Cracks propagation appears to be correlated to the progressive rupture of particles present in front of the crack tip. These observations were completed by crack growth tests carried out on macroscopic specimens. A pore-free material (similar to the first) was produced to dissociate the role of pores and particles on the low cycle fatigue behavior of the material. Pores appear to be more critical regarding cracks initiation. Realistic finite element meshes have been generated to perform elasto-viscoplastic simulations which have allowed to propose a criterion for cracks initiation. Critical areas regarding cracks initiation are correlated to areas where the inelastic strain energies are maximum. The crack paths correspond to areas where inelastic strains are located and where the levels of stress triaxiality are high. All these informations allowed to propose a damage scenario. Finally, the tests on macroscopic specimens allowed to propose a crack growth speed model for both materials. This model, easily usable by engineers, have been validated for different loadings
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Heugue, Pierre, and Pierre Heugue. "Effet de la trempe et du vieillissement sur le comportement mécanique et la cinétique de précipitation des alliages d'aluminium de fonderie." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/37087.
Full textAbstract:
Contrainte par la réduction des seuils d’émissions autorisés, l'industrie automobile est devenue plus respectueuse de l’environnement et des utilisateurs. Le "downsizing" des moteurs à combustion interne permet de limiter la masse des véhicules mais implique des cycles de combustion aux rendements améliorés et des niveaux de contraintes thermomécaniques plus importants. La pièce la plus sollicitée est la culasse réalisée en alliage Al-Si hypoeutectique. Les défis que cela engage sont doubles : permettre des températures de fonctionnement plus élevées et conserver des propriétés mécaniques optimales. Ces pièces sont traitées thermiquement par une séquence de : mise en solution, trempe et revenu afin d'optimiser le durcissement structural et de limiter le vieillissement en service de l'alliage par la création d'une distribution fine et homogène de nano-précipités dans les phases α pro-eutectique et eutectique. Durant la trempe, des gradients thermiques importants, résultant de vitesses de refroidissement différentes à l’intérieur de la pièce, peuvent provoquer des distorsions et réduire la résistance mécanique effective des pièces en raison de l'apparition de contraintes résiduelles. L’objectif de ce projet doctoral a été de comprendre et de caractériser l’effet de la vitesse de trempe ainsi que du revenu sur la cinétique de précipitation pour limiter l’impact des contraintes résiduelles et maintenir le potentiel durcissant sur quatre nuances industrielles. Les échantillons ont été coulés au centre de R&D Montupet par gravité à la louche dans une coquille thermo-régulée calibrée. Les échantillons comportent un SDAS compris entre 15 et 25μm, représentatif de celui en face feu des culasses automobiles. Chaque nuance a été au préalable caractérisée selon leur état métallurgique puis, dans un second temps, par simulations numériques afin de confronter les résultats et valider l’efficacité de la séquence de traitement thermique appliquée (métallographie, MEB, EDS, microsonde, ICP, fours tubulaires, DSC, essais de traction et simulations ThermoCalc, Dictra et MatCalc). Le projet s’organise selon trois volets principaux portant respectivement sur l’opération de trempe, la cinétique de précipitation associée à l’évaluation des mobilités interfaciales de précipités et la validation des lois de comportement issues d’essais mécaniques selon les conditions de revenu appliquées.<br>Contrainte par la réduction des seuils d’émissions autorisés, l'industrie automobile est devenue plus respectueuse de l’environnement et des utilisateurs. Le "downsizing" des moteurs à combustion interne permet de limiter la masse des véhicules mais implique des cycles de combustion aux rendements améliorés et des niveaux de contraintes thermomécaniques plus importants. La pièce la plus sollicitée est la culasse réalisée en alliage Al-Si hypoeutectique. Les défis que cela engage sont doubles : permettre des températures de fonctionnement plus élevées et conserver des propriétés mécaniques optimales. Ces pièces sont traitées thermiquement par une séquence de : mise en solution, trempe et revenu afin d'optimiser le durcissement structural et de limiter le vieillissement en service de l'alliage par la création d'une distribution fine et homogène de nano-précipités dans les phases α pro-eutectique et eutectique. Durant la trempe, des gradients thermiques importants, résultant de vitesses de refroidissement différentes à l’intérieur de la pièce, peuvent provoquer des distorsions et réduire la résistance mécanique effective des pièces en raison de l'apparition de contraintes résiduelles. L’objectif de ce projet doctoral a été de comprendre et de caractériser l’effet de la vitesse de trempe ainsi que du revenu sur la cinétique de précipitation pour limiter l’impact des contraintes résiduelles et maintenir le potentiel durcissant sur quatre nuances industrielles. Les échantillons ont été coulés au centre de R&D Montupet par gravité à la louche dans une coquille thermo-régulée calibrée. Les échantillons comportent un SDAS compris entre 15 et 25μm, représentatif de celui en face feu des culasses automobiles. Chaque nuance a été au préalable caractérisée selon leur état métallurgique puis, dans un second temps, par simulations numériques afin de confronter les résultats et valider l’efficacité de la séquence de traitement thermique appliquée (métallographie, MEB, EDS, microsonde, ICP, fours tubulaires, DSC, essais de traction et simulations ThermoCalc, Dictra et MatCalc). Le projet s’organise selon trois volets principaux portant respectivement sur l’opération de trempe, la cinétique de précipitation associée à l’évaluation des mobilités interfaciales de précipités et la validation des lois de comportement issues d’essais mécaniques selon les conditions de revenu appliquées.<br>Constrained by the reduction of authorized emission thresholds, the automotive industry has become more respectful of the environment and users. The downsizing of internal combustion engines makes it possible to limit the mass of vehicles but involves combustion cycles with improved efficiency and higher levels of thermomechanical stresses. The most affected part is the cylinder head made of hypoeutectic Al-Si alloy. The challenges that this entails are two fold : allowing higher operating temperatures and maintaining optimal mechanical properties. These parts are heat treated by a solutionizing, quenching and aging steps in order to optimize the structural hardening and to limit aging during the use of the alloy by creating a fine and homogeneous distribution of nano-precipitates in the α pro-eutectic and eutectic phases. During quenching, important thermal gradients, resulting from different cooling rates inside the part, can cause distortions and reduce the effective mechanical strength of the parts due to the occurrence of residual stresses. The objective of this PhD project was to understand and characterize the effect of quench rate and aging on precipitation kinetics in order to limit the impact of residual stresses and maintain the hardening potential in four industrial alloys. The samples were castat the Montupet R&D center by gravity die casting into calibrated thermo-regulated die. The samples have aSDAS comprised between 15 and 25μm, representative of the one for fire deck surface of automobile cylinder heads. Each nuance was initially characterized according to their metallurgical state then, in a second step, by numerical simulations in order to compare the results and validate the efficiency of the applied heat treatment sequence (metallography, SEM, EDS, microprobe, ICP, tubular furnaces, DSC, tensile tests and ThermoCalc, Dictra and MatCalc simulations). The project is organized into three main sections dealing respectively with the quenching operation, the kinetics of precipitation associated with the evaluation of the interfacial mobilities of precipitates and the validation of thematerial behavior laws resulting from mechanical tests according to the applied aging conditions.<br>Constrained by the reduction of authorized emission thresholds, the automotive industry has become more respectful of the environment and users. The downsizing of internal combustion engines makes it possible to limit the mass of vehicles but involves combustion cycles with improved efficiency and higher levels of thermomechanical stresses. The most affected part is the cylinder head made of hypoeutectic Al-Si alloy. The challenges that this entails are two fold : allowing higher operating temperatures and maintaining optimal mechanical properties. These parts are heat treated by a solutionizing, quenching and aging steps in order to optimize the structural hardening and to limit aging during the use of the alloy by creating a fine and homogeneous distribution of nano-precipitates in the α pro-eutectic and eutectic phases. During quenching, important thermal gradients, resulting from different cooling rates inside the part, can cause distortions and reduce the effective mechanical strength of the parts due to the occurrence of residual stresses. The objective of this PhD project was to understand and characterize the effect of quench rate and aging on precipitation kinetics in order to limit the impact of residual stresses and maintain the hardening potential in four industrial alloys. The samples were castat the Montupet R&D center by gravity die casting into calibrated thermo-regulated die. The samples have aSDAS comprised between 15 and 25μm, representative of the one for fire deck surface of automobile cylinder heads. Each nuance was initially characterized according to their metallurgical state then, in a second step, by numerical simulations in order to compare the results and validate the efficiency of the applied heat treatment sequence (metallography, SEM, EDS, microprobe, ICP, tubular furnaces, DSC, tensile tests and ThermoCalc, Dictra and MatCalc simulations). The project is organized into three main sections dealing respectively with the quenching operation, the kinetics of precipitation associated with the evaluation of the interfacial mobilities of precipitates and the validation of thematerial behavior laws resulting from mechanical tests according to the applied aging conditions.
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Chu, XingRong. "Caractérisation expérimentale et prédiction de la formabilité d'un alliage d'aluminium en fonction de la température et de la vitesse de déformation." Phd thesis, INSA de Rennes, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00910093.
Full textAbstract:
Les procédés de mise en forme de tôles minces sont très largement répandus dans l'industrie. Néanmoins, l'utilisation de ces procédés est limitée par le niveau de formabilité du matériau formé, notamment dans le cas des alliages d'aluminium. Afin d'améliorer ces limites de formabilité, des procédés de mise en forme à chaud peuvent être envisagés. L'objectif de cette thèse est d'étudier à l'aide d'approches expérimentale et numérique l'effet de la température et de la vitesse de déformation sur la formabilité des tôles en alliage d'aluminium AA5086 et de proposer une modélisation capable de prédire ces effets. Une campagne d'essais a été réalisée sur ce matériau à partir d'un essai d'emboutissage de type Marciniak. Des courbes limites de formage (CLF) ont été établies sur une plage de température allant de l'ambiant jusqu'à 200°C et pour des vitesses de déformation allant du quasi-statique à 2s-1. Des effets, positif de la température et négatif de la vitesse de déformation sur la formabilité ont été mis en évidence. La prise en compte des effets de la température et de la vitesse de déformation dans les modèles prédictifs des CLF, qu'ils soient analytiques ou numériques, est à ce jour très limitée. Dans ce travail, un modèle numérique prédictif basé sur la simulation par éléments finis du modèle géométrique de Marciniak et Kuczynski (M-K) est proposé. Les déformations limites obtenues avec de ce modèle sont très sensibles à la description du comportement thermo-viscoplastique du matériau et à la calibration du défaut géométrique pilotant l'apparition de la striction dans le modèle M-K. Des essais de traction uniaxiale réalisés dans les mêmes conditions opératoires que les essais de mise en forme de Marciniak ont permis d'identifier des lois d'écrouissage de nature très différentes (rigidifiante, saturante ou mixte). Ces lois conduisent à des prédictions très différentes de la formabilité du matériau pour une valeur donnée du défaut géométrique du modèle EF M-K. Différentes stratégies de calibration de la taille de ce défaut initial ont été envisagées. L'utilisation du point expérimental de la CLF correspondant à des conditions de déformation plane permet de calibrer de manière satisfaisante la valeur de ce défaut. Cette procédure de calibration a été appliquée pour l'ensemble des lois identifiées. Les lois de nature rigidifiante de type Ludwick se sont montrées les plus effficaces alors que les lois saturante de type Voce se sont avérées incapables de prédire la formabilité du matériau pour certaines conditions opératoires. Finalement, il est démontré qu'une valeur constante du défaut géométrique ne peut être retenue pour l'ensemble des conditions opératoires étudiées même si le modèle M-K s'est avéré assez efficace pour représenter l'effet de la température plutôt que celui de la vitesse de déformation.
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Le, Viet Duc. "Etude de l’influence des hétérogénéités microstructurales sur la tenue en fatigue à grand nombre de cycles des alliages d’aluminium de fonderie." Thesis, Paris, ENSAM, 2016. http://www.theses.fr/2016ENAM0012/document.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse concernent l’effet des hétérogénéités microstructurales sur la tenue en fatigue multiaxiale à grand nombre de cycles (FGNC) d’alliages d’Al-Si de fonderie utilisés dans un contexte automobile. Les hétérogénéités microstructurales caractéristiques de cette famille de matériau sont la matrice d’aluminium (souvent caractérisée à l’aide la DAS et/ou la SDAS et du niveau de durcissement par précipitation), les inclusions (particules de silicium, intermétalliques) et les défauts de fonderie (films d’oxyde et surtout porosités).Afin de découpler clairement ces effets, trois nuances d’alliages d’aluminium de fonderie obtenues à l’aide de différents procédés (coulée en coquille, coulée par procédé à moule perdu) et associées à plusieurs traitements thermiques (T7, Compression isostatique à chaud (CIC)) ont été étudiées. Le traitement CIC a en particulier été employé afin d’obtenir une microstructure exempte de pore. Une vaste campagne d’essais en FGNC a été conduite pour quatre modes de chargement : uniaxial (R=-1), torsion (R=-1), traction-torsion combinées (R=-1) et traction équibiaxiale (R=0.1). Les effets sur le comportement en FGNC ont été identifiés pour les matériaux avec et sans pores : effet de la multiaxialité pour les chargements à R=-1, effet de la contrainte moyenne et effet de la biaxialité en traction biaxiale à R=0.1. Une attention particulière a été portée à la caractérisation des mécanismes d’endommagement dans l’objectif de mettre en évidence le role des pores, de la matrice d’aluminium, des inclusions dans les mécanismes d’endommagement, et ceci pour les différentes modes de chargement.Deux approches analytiques ont ensuite été proposées. La première concerne la modélisation de l’effet de volume sollicité sur la tenue en fatigue sous chargement uniaxial en présence de pore en se basant sur une approche de prédiction de la taille maximale de pore dans un volume donné. La seconde, basée sur une approche probabiliste, est dédiée à la simulation du diagramme de Kitagawa-Takahashi pour différents modes de chargement. Ces deux approches conduisent à des résultats en accord avec l’expérience, ceci pour les différents matériaux et conditions étudiées.La dernière partie propose une analyse 3D par éléments finis de l’effet des pores sur la résistance en fatigue. L’analyse repose sur l’utilisation de la géométrie réelle des pores, obtenue à l’aide d’observations en micro-tomographie RX 3D. Ce travail a pour but d’évaluer la possibilité de prédire la limite de fatigue à l’échelle macrosopique à partir de la réponse mécanique "locale" au voisinage des pores critiques<br>This work treats the influence of the microstructural heterogeneities on the multiaxial high cycle fatigue (HCF) strength of cast aluminium alloys used in an automobile context. The characteristic microstructural heterogeneities present in this family of materials are the aluminium matrix (often characterised by the SDAS and/or the DAS and the precipitation hardening level), inclusions (silicon particles and intermetallics) and casting defects (oxide films and casting porosity).In order to clearly decouple these effects, three cast Al-Si alloys, obtained thank to different casting processes (gravity die casting and lost foam die casting) and associated with several heat treatments (T7 and Hot isostatic pressing-HIP), have been investigated. The HIP treatment is used in order to obtain a porosity free alloy. A vast experimental HCF campaign, including four loading modes (uniaxial (R=-1), torsion (R=-1), combined tension-torsion (R=-1) and equibiaxial tension (R=0.1)) has been undertaken. The following effects on the HCF behaviour have been characterised for the porosity free alloy as well as porosity containing alloys: (a) the effect of the multiaxiality (for the loading modes at R=-1), (b) the effect of the mean stress and (c) the effect of the biaxality (for equibiaxial tensile loads at R=0.1). The fatigue damage mechanisms have been studied in order to highlight the roles of the casting pores, the aluminium matrix and the inclusions on the fatigue damage mechanisms.Two analytical fatigue models are proposed. The first one concerns the effect of the loaded volume on the uniaxial fatigue strength of the porosity containing alloys using an approach to predict of the maximum pore size in a given volume. The second model, based on a probabilistic approach, takes into account the competition between the different observed damage mechanisms and leads to a Kitagawa-Takahashi type diagrams for different loading modes. It is shown that these analytical models result in good predictions for the three materials investigated and the four loading modes.A numerical study, presented in the last section, is related to the 3D finite element analysis of real pores. Real pore geometries are obtained thank to micro-tomography observations. The principal aim of this study is to evaluate the possibility of predicting the fatigue strength at the macroscopic scale thanks to the local mechanical behaviour around critical pores
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Vicario, Gomez Iban. "Influence des nano-particules d'alumine (Al2O3) et de di-borure de titane (TiB2) sur la microstructure et les propriétés de l'alliage Al-Si9-Cu3-Fe1 pour des applications de fonderie à haute pression." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00670402.
Full textAbstract:
Ce travail est dédié á l'étude de l'influence de nano-particules de alumina (Al2O3) et de di-borure de titane (TiB2) sur la solidification, la microstructure et les propriétés thermiques et mécaniques de l'alliage d'aluminium renforcés, Al-Si9Cu3Fe1. Les matériaux ont été obtenus par un procédé de fonderie à haute pression en coulant les alliages dans les mêmes conditions que les alliages non renforcés correspondants.On a constaté que les particules de Al2O3 et de TiB2 ont une influence directe sur les caractéristiques de l'alliage telles que la microstructure, la précipitation des phases pendant la solidification et les propriétés mécaniques et électriques. On a ainsi montré que les particules de Al2O3 et de TiB2 peuvent être utilisées pour ajuster les caractéristiques des alliages et obtenir des propriétés spécifiques pour des applications dans les secteurs de matériaux légers.
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Rotella, Antonio. "Fatigue d'un alliage d'aluminium moulé A357-T6 : rôle de la morphologie, de la position des défauts et application à une structure pour le calcul de la durée de vie en fatigue." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0019/document.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse concernent la caractérisation en fatigue à grand nombre de cycles de l’alliage d’aluminium moulé A357-T6 (AS7G06-T6) en présence de défauts de type retassure. Six coulées ont été produites pour étudier deux familles de défauts : les retassures de type cavité et les retassures de type spongieuse avec un grade de nocivité qui varie entre 2 et 4 (selon la norme ASTM E 2422). La limite de fatigue en traction positive (R = 0.1) a été estimée en fonction de chaque type de défaut pour N = 2∙106 cycles. Des essais ont été également menés sur des éprouvettes dégradées en surface avec un défaut artificiel. Le défaut artificiel est caractérisé par une variation très localisée de la morphologie (usinage au FIB et par EDM) représentative de la microporosité interdendritique. La morphologie locale et globale des défauts naturels est étudiée grâce à des simulations numériques aux éléments finis. Les calculs numériques sont conduits sur la géométrie réelle d’un pore reconstruite à partir d’un scan en μ-CT. Deux géométries équivalentes ont été proposées pour approximer la morphologie d’un défaut naturel : une sphère et un ellipsoïde équivalent d’inertie.L’effet de la position du défaut sur l’évolution des champs mécaniques a été également étudié en conduisant des simulations numériques aux éléments finis sur la géométrie réelle du pore. Deux approches ont été proposés pour simuler un diagramme de type Kitagawa-Takahashi: (i) la Mécanique de la Rupture en Élasticité Linéaire (LEFM) (ii) un critère de fatigue detype Defect Stress Gradient (DSG), les deux modèles ont été testés dans le cas d’un amorçage sur un défaut de surface et interne.Une campagne d’essais de fatigue (R = 0.1) a été conduite à l’échelle d’un composant industriel. Une pièce réalisée par fonderie en A357-T6 a été testée dans une configuration saine et dégradée avec des défauts artificiels de surface. Un critère de type DSG, qui prend en compte l’effet du gradient de contrainte à l’échelle macroscopique de la structure, a été proposé.Le modèle a été validé par un calcul aux éléments finis du composant en utilisant une routine de post traitement des données, qui affiche en sortie la cartographie de la taille admissible du défaut de surface en chaque point du modèle simulé<br>The purpose of this work is to characterize the high cycle fatigue strength of the A357-T6 (AS7G06-T6) cast aluminum alloy affected by natural casting defects (shrinkages). Six different castings have been manufactured in order to study two shrinkage types: the cavity shrinkages and the sponge shrinkages with a defect grade ranging from 2 to 4 (as defined by the ASTM E2422 standard). High cycle fatigue tests have been carried out in order to estimate the fatigue limit under positive tensile loading (R = 0.1) for each defect type at N = 2∙106 cycles. The effect of the local defect morphology has been investigated performing several fatigue tests on specimens with artificial surface defects characterized by a local morphology modification (FIB and EDM machining). The artificial defect size and morphology is representative of the natural interdendritic porosity. The local and global defect morphology of the natural defects have been studied by means of finite element simulations conducted on the real shrinkage morphology reconstructed from a μ-CT scan. Two equivalent geometries have been proposed to simplify the natural defect morphology: a sphere and an inertia - equivalent ellipsoid.The effect of the defect position on the mechanical filed evolution has also been studied by means of finite element simulations performed on the real defect geometry. The analysis of the Kitagawa-Takahashi diagram has been performedby using two different approaches for both internal and surface defects: (i) the Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM)(ii) the Defect Stress Gradient (DSG) fatigue criterion. An experimental campaign has been performed at a component scale. A casted A357-T6structural component has been tested with two different configurations: as received and degraded with artificial surface defects. A DSG fatigue criterion,taking into account the effect of the stress gradient at the macroscopic scale of the component, has been proposed. The model has been validated by means of finite element simulations using a data post-processing sub-routine that gives as output the critical defect size map at each point of the simulated model
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Heyvaert, Laurent. "Modélisation de la formation des structures et des microporosités durant la solidification d'alliages d'aluminium." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0265/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans le projet PRINCIPIA (PRocédés INdustriels de Coulée Innovants Pour l'Industrie Aéronautique) de l’ANR MATETPRO (Matériaux et Procédés pour des Produits Performants). L'objectif de ce projet est la promotion de nouveaux alliages aluminium-cuivre-lithium à destination de l'industrie aéronautique afin d'apporter une alternative aux composites. Cependant, ces alliages sont sujet à une importante porosité pour deux raisons : une forte solubilité à l'hydrogène et une facilité d'oxydation. Dans ce projet, le but de la thèse était d'établir un modèle de prédiction de la porosité à l'échelle du produit. La porosité se forme lors de la solidification de l’alliage à cause d'une plus faible solubilité de l'hydrogène dans le solide. La teneur en hydrogène dans la phase liquide va augmenter par ségrégation et provoquer la nucléation des pores. Il est donc nécessaire de prendre en compte la solidification dans la modélisation de la porosité. De plus, la composition locales modifie la cinétique de croissance des pores et la microstructure exerce une contrainte mécanique sur les pores qui modifie leur équilibre chimique. Après une première partie consacrée à améliorer les connaissances sur les phénomène de transport dans la coulée semi-continue d'aluminium, nous avons modélisé la formation de porosité en se basant sur les modèles disponibles. Le modèle a reproduit l'inhomogénéité de la porosité observée expérimentalement sur une plaque d'alliage aluminium-magnésium. L'analyse nous a montré que la limitation de la croissance par le temps de diffusion de l'hydrogène était responsable de ce profil particulier. La densité volumique des pores est critique pour la limitation de la croissance par la diffusion de l’hydrogène. En fonction de la densité, la croissance passe d'une croissance limitée à une croissance non limitée<br>This thesis is part of the project PRINCIPIA (PRocédés INdustriels de Coulée Innovants Pour l'Industrie Aéronautique) of the ANR MATEPRO (MATériaux Et PROcédés pour des produits performants). The goal of this project is the promotion of new aluminum-copper-lithium alloys for the aeronautic industry in order to propose an alternative to composite materials. Unfortunately, these alloys are highly sensitive to the appearance of porosity during the alloy creation process. It is due to a high hydrogen solubility and oxidation. Inside this project, my work was to establish a porosity model at the scale of the ingot. Porosity starts to develop during the solidification process due to a lower solubility of hydrogen in the solid phase. Hydrogen content in liquid phase increases by segregation and leads to pores' nucleation. Thus, it is necessary to take into account solidification for porosity-modeling purposes. It is even more important because the alloys' local composition alters the pores' growth and the microstructure modifies the chemical equilibrium by pinching effect.After a first part dedicated to general improvement of knowledge about transport phenomena in DC casting, the porosity formation model was developed based on model found in literature. The model was able to reproduce the inhomogeneity experimentally observed in an aluminum-magnesium ingot. This profile is explained by the hydrogen diffusion time which limits the pore growth. The pore density is critical for the growth limitation by hydrogen diffusion. Depending on the density, the growth switch from a non limited to a limited growth
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Ndiaye, Mamadou Babacar. "Le recyclage de métaux d'origine industrielle au Sénégal." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00455171.
Full textAbstract:
Le travail de recherche présenté dans le cadre de cette thèse, réalisée en cotutelle entre l'École Supérieure Polytechnique de Dakar (ESP) et l'École Centrale de Lyon (ECL), intitulé « Le recyclage de métaux d'origine industrielle au Sénégal » traite du problème du recyclage industriel des aciers et de celui, artisanal, des alliages d'aluminium. La question est abordée depuis la collecte des déchets jusqu'aux produits issus de leur valorisation : armatures pour béton armé et ustensiles de cuisine. Nous nous intéressons plus particulièrement à la qualité de ces produits. Il s'agit plus précisément des propriétés mécaniques des armatures en acier, qui se rompent parfois lors de leur mise en œuvre par pliage, et de la qualité alimentaire des alliages d'aluminium utilisés dans la fabrication d'ustensiles de cuisine et élaborés à partir de déchets provenant souvent de rebuts du secteur automobile. A l'issue de notre travail expérimental, nous avons déterminé une origine possible des défaillances des armatures à béton et avons montré, par des tests en milieu alimentaire, que les alliages d'aluminium utilisés ne présentent pas de dangers pour les usagers. Cette étude s'inscrit dans une problématique environnementale à laquelle se trouvent confrontés de plus en plus de pays, compte tenu de l'accroissement de la consommation des ménages et de la raréfaction des ressources en matière première et en énergie. Dans ce contexte, nous avons ajouté une dimension humaine et sociétale à ce travail scientifique en le prolongeant par une action de formation auprès des jeunes populations. Cette action s'inscrit par ailleurs dans un projet plus large de la Direction de l'Enseignement Elémentaire du Sénégal, de rénovation de l'enseignement des sciences à l'école élémentaire. Un module pédagogique, destiné au cycle 3, a été créé autour de la thématique des déchets et de leur devenir, en tenant compte des spécificités de l'école sénégalaise et en relation avec la partie scientifique développée dans la thèse. Il s'appuie sur une méthode d'enseignement innovante, l'investigation raisonnée, grâce à laquelle l'élève se trouve placé en tant qu'acteur de sa propre formation. L'originalité de cette recherche est donc qu'elle intègre l'ensemble des préoccupations, allant du traitement du déchet à l'éducation des populations, tout en restant centrée sur une problématique scientifique. Elle est une première concrétisation de l'accompagnement de l'école élémentaire par la communauté scientifique au Sénégal.
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Koutiri, Imade. "Effet des fortes contraintes hydrostatiques sur la tenue en fatigue des matériaux métalliques." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00599125.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse traitent des effets des fortes contraintes hydrostatiques sur la tenue en fatigue à grand nombre de cycles des matériaux métalliques. Il s'agit d'étudier, d'une part, l'effet de la contrainte moyenne (et plus particulièrement des fortes contraintes moyennes ou forts rapports de charge) et, d'autre part, l'effet de la biaxialité. Dans une première partie, une campagne d'essais importante est réalisée sur deux matériaux, un alliage d'aluminium de fonderie AlSi7Cu05Mg03 et un alliage d'aluminium corroyé 2024-O. L'effet de la contrainte moyenne et de la biaxialité (dans le cas de chargement de traction biaxiale) sur le comportement en fatigue à grand nombre de cycles (FGNC) des matériaux est caractérisé. Une attention particulière est portée à la description et à l'analyse des mécanismes d'endommagement. Une étude des modélisations existantes dans la littérature est réalisée visant à donner un aperçu sur leurs capacités à prendre en compte les effets des fortes contraintes hydrostatiques. Une modélisation adéquate est ensuite proposée pour le cas particulier de l'alliage d'aluminium de fonderie étudié. Basé sur une approche probabiliste, elle permet de refléter la compétition entre les différents mécanismes d'endommagement locaux observés et de rendre compte efficacement des effets de moyenne et de biaxialité. Les observations conduites sur différents alliages métalliques ont également montré, pour les plus forts rapports de charge, qu'un endommagement généré lors du premier quart de cycle pouvait modifier les conditions d'apparition d'une fissure. Un critère de fatigue basé sur un couplage plasticité-endommagement à l'échelle mésoscopique est alors mis en place. Il rend compte des principales tendances expérimentales notamment celles relatives au chargement de traction biaxiale.
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Fourniol, Sylvie. "Automatisation d'un calcul des charges d'une fonderie d'aluminium." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10190.
Full text
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Dupuy, Laurent. "Comportement mécanique d'un alliage d'aluminium hyper-déformé." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0114.
Full textAbstract:
La diminution de la taille de grains des metaux permet l'augmentation de la limite d'elasticite a froid et ameliore les proprietes superplastiques a chaud. Une voie recente pour l'affinage de la microstructure consiste a faire subir au metal une hyper-deformation. Le developpement d'une technique d'extrusion particuliere, a savoir l'extrusion coudee a aires egales (ecae) permet d'augmenter indefiniment le taux de deformation en effectuant des passes successives. L'objectif de ce travail est d'interpreter les evolutions microstructurales d'un alliage d'aluminium soumis a une hyper-deformation. Les essais mecaniques apres ecae (extrusions menees a 150\c) ont montre une amelioration du comportement mecanique du materiau. La limite d'elasticite a 25\c augmente avec le nombre de passes. Par ailleurs, un comportement proche de la superplasticite se developpe a chaud : des allongements importants (300%) a une temperature remarquablement basse (260\c) ont ete observes. D'un point de vue microstructural, l'ecae conduit a la formation d'une microstructure fine, caracterisee pour la presence de dislocations et la diminution de la taille de grains (1 m). L'augmentation de la limite d'elasticite a 25\c avec le nombre de passes est attribuee a ces deux parametres via un effet de type hall-petch et un effet d'ecrouissage. L'analyse du comportement du materiau a 260\c suggere la coexistence de deux mecanismes : fluage-dislocations et superplasticite. Les resultats montrent la participation croissante du mecanisme superplastique avec le nombre de passes, ce qui est attribuee a la diminution de la taille des grains. Enfin, l'etude de plusieurs chemins de deformation (routes) par ecae pour un meme taux de deformation permet de mieux comprendre les phenomenes physiques qui interviennent lors des hyper-deformations. Les resultats montrent l'importance des trajets de chargement durs i. E. Pour lesquels les systemes de glissement actifs sont differents a chaque extrusion.
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BORIES, CLAUDE. "Electrodeposition d'alliages zn-ni modifies sur alliage d'aluminium 2024t3." Toulouse 3, 1998. http://www.theses.fr/1998TOU30225.
Full textAbstract:
Ces travaux portent sur l'etude des processus d'electrocristallisation d'alliages zinc-nickel dans des conditions specifiques au substrat en alliage d'aluminium. Nous proposons tout d'abord, a partir d'analyse par diffraction des rayons x, un diagramme de phases electrodeposees des alliages zinc-nickel entre 0 et 20% de nickel ou, contrairement au diagramme thermodynamique, la phase delta est absente et les domaines d'existence des phases eta et gamma sont plus etendus. Si le choix d'electrolyte de ph inferieur a 4 permet de limiter la formation d'une couche d'oxyde a l'interface depot-substrat, cette condition necessaire n'est pas suffisante pour la supprimer. Nous montrons que l'adherence des revetements est conditionnee par les processus de germination et croissance dans les premiers instants de depot. Les revetements biphases eta gamma ayant une teneur en nickel inferieure a 14% sont caracterises par une germination a trois dimensions dont le faible pouvoir couvrant engendre l'oxydation simultanee du substrat lors de l'electrolyse et la fragilisation de l'interface depot-substrat. Pour des alliages monophases gamma dont la teneur en nickel est plus elevee, la germination a deux dimensions devient rapidement couvrante et limite l'oxydation du substrat, l'adherence des revetements est dans ce cas maximale. Nous montrons les modifications engendrees par la presence de saccharine additionnee a l'electrolyte sur les premiers instants de germination, son effet sur la taille de grain et sur les contraintes residuelles. Nous etudions, par le trace des courbes de polarisation, le caractere protecteur de ces depots et recherchons un traitement de conversion chimique en presence d'une molecule organique favorisant la formation in situ d'un compose inhibiteur de corrosion. La presence d'un compose chimisorbe, forme a partir de la 8hydroxyquinoleine et des especes metalliques, modifie la reactivite des revetements zinc-nickel en milieu corrosif en limitant les courants de dissolution anodique.
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Bouassida, Slim. "Développement de techniques de pressage de poudre en alliage d'aluminium." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28177/28177.pdf.
Full text
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Yang, Jian. "Étude expérimentale et modélisation du formage superplastiqued'un alliage d'aluminium Al7475." Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01066381.
Full textAbstract:
Le formage superplastique (SuperPlastic Forming, SPF) permet d'élaborer des pièces de forme complexe qui, de par les matériaux employés, allient faible densité et haute résistance mécanique. Toutefois, sa mise en œuvre nécessite la connaissance de la loi de pression à appliquer afin de contrôler l'endommagement tout comme la répartition d'épaisseur au sein de la pièce. Il est ainsi nécessaire de mettre en place des simulations numériques pour déterminer les conditions optimales du formage. L'exactitude des prédictions obtenues repose alors sur la description du comportement et de l'endommagement du matériau soumis à des conditions thermomécaniques représentatives du procédé considéré. Le présent travail propose donc une modélisation du comportement et de l'endommagement de l'alliage d'aluminium 7475 via une étude comparative de divers modèles. Les travaux peuvent ainsi être divisés en trois grandes étapes : (i) la caractérisation du comportement de l'alliage ; (ii) la caractérisation de l'endommagement de l'alliage et (iii) la mise en place de simulations numériques pour des formes types. Des essais de traction uniaxiale à chaud ont été réalisés afin de caractériser le comportement de l'alliage 7475. Une modélisation de ce-dernier par trois modèles (Norton-Hoff, Johnson-Cook et Zener-Hollomon) est proposée. Les résultats obtenus montrent que le modèle de Zener-Hollomon conduit à la meilleure description du comportement rhéologique de l'alliage dans les conditions thermomécaniques étudiées. Par la suite, l'endommagement de l'alliage 7475 dans des conditions représentatives du formage superplastique a été étudié. Un critère de type Gurson est proposé. Des observations par micro-tomographie aux rayons X ont d'ailleurs permis d'étudier plus précisément l'évolution de l'endommagement au cours de la déformation. À partir de ces résultats, des simulations numériques par éléments finis (sous ABAQUS) ont été mises en place.
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TROCHIM, DENIS. "Etude d'un alliage d'aluminium asgm 0,7 elabore par frittage-forgeage." Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112363.
Full textAbstract:
Les evolutions structurales de l'alliage d'aluminium, asgm 0,7, elabore par frittage conventionnel ou par frittage-forgeage de la poudre prealliee corraespondante, ont ete etudiees par diverses techniques experimentales. En particulier, les differentes etapes de precipitation des composes metallique et intermetallique, ainsi que la dissolution du reseau interdendritique constituant une part de la microstructure de fonderie des granules de la poudre ont ete caracterisees. Puis, le comportement au frittage du materiau, lors de maintiens isothermes de part et d'autre de la temperature de franchissement du solidus (560c), a ete precise, ainsi que le mecanisme controlant le frittage. A la faveur de traitements thermiques effectues a 540c, il se produit une migration du magnesium vers la surface des echantillons. Ce processus a ete analyse par diffraction x sous faible incidence constante ainsi que par esca. Cette augmentation localisee de la concentration en magnesium est liee au processus de sublimation affectant cet element. Par ailleurs, des ebauches ont ete mises en forme par compression a 20c, prechauffees a 500-550c, puis forgees dans ce domaine de temperature. Le materiau obtenu a ete soumis a des traitements de maturation et/ou vieillissement. L'etude des evolutions structurales concomittantes a revele la formation d'amas (maturation), puis de zones de guinier-preston (revenu) ; ces evolutions engendrent un durcissement significatif de l'alliage. La resistance mecanique est plus elevee, tandis que la ductilite et la resilience sont les plus faibles apres revenu. Le meilleur mode d'elaboration semble consister en un prechauffage des ebauches, suivi de leur forgeage a 550c, puis du traitement d'homogeneisation a 540c
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SALMAN, FARHAN DAKHIL. "La precision de fonderie des alliages ni-cr en prothese fixee." Paris 7, 1988. http://www.theses.fr/1988PA071132.
Full text
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BELHEDI, BECHIR. "Etude du comportement viscoplastique d'un alliage d'aluminium as5u3 sous conditions anisothermes." Besançon, 1992. http://www.theses.fr/1992BESA2039.
Full textAbstract:
On presente d'une part le comportement de l'alliage as5u3 entre 20 et 300c sous sollicitations monotones et cycliques isothermes, puis sous conditions cycliques anisothermes, et d'autre part les possibilites d'un modele viscoplastique unifie a apprehender l'ensemble des reponses experimentales, particulierement sous chargement anisotherme. En plus de la dependance de certains parametres avec la temperature, on met en evidence, a l'issu d'un calcul thermodynamique, l'apparition de termes en t dans les equations constitutives et qu'il ne faut pas omettre sous peine de divergences avec la realite experimentale
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Bron, Frédéric. "Déchirure ductile des tôles minces en alliage d'aluminium 2024 pour application aéronautique." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00161432.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est la simulation par éléments finis de la déchirure ductile des tôles minces en alliage d'aluminium 2024. La méthode est basée sur l'approche locale de la rupture. Les observations métallographiques indiquent deux mécanismes de rupture. Si la pression hydrostatique est élevée, la rupture intervient par striction interne. Dans le cas contraire, la rupture intervient par localisation de la déformation en bande à 45 degrés. Dans les éprouvettes de fissuration Kahn et M(T), les mécanismes de rupture sont identiques. Les simulations sont basées sur une extension du modèle de Rousselier incluant une représentation de l'anisotropie plastique et de la germination de porosités.<br />Un nouveau critère de plasticité anisotrope est spécifiquement développé. Il s'agit d'une extension du critère de Karafillis et Boyce (1993). Le modèle est appliqué à deux nuances dont la teneur en particules intermétalliques est différente. Les paramètres sont ajustés sur de petites éprouvettes pour le matériau à haute pureté. La transférabilité est vérifiée sur les grands panneaux M(T). Le transfert vers le matériau ayant la plus forte teneur en particules intermétalliques est fait en modifiant la taille de maille dans le même rapport que l'espacement inter-particules. Le modèle est utilisé comme un outil numérique afin d'étudier les effets de la loi d'écrouissage, d'une pré-traction ou de l'anisotropie plastique sur la résistance à la propagation de fissure. Il est alors possible de proposer des voies d'amélioration du matériau.
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Coër, J. "Mise en forme par emboutissage en température d'un alliage d'aluminium AA5754-O." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01010290.
Full textAbstract:
Les économies d'énergie et l'allègement des véhicules ont conduit les fabricants automobiles à se tourner vers de nouveaux matériaux métalliques, de plus en plus complexes, en lieu et place des aciers traditionnellement utilisés. Dans ce contexte, les alliages d'aluminium, du fait de leurs bonnes propriétés mécaniques et de leur bon rapport résistance/masse, connaissent un essor important, notamment pour la fabrication des éléments de carrosserie. Cependant, le retour élastique et l'apparition de défauts d'aspect consécutifs aux opérations de mise en forme complexifient la mise au point et allongent les délais de fabrication tout en impactant le prix de revient. Dans ce contexte, la mise en forme par emboutissage en température, bien que plus compliquée à mettre en oeuvre, semble être une alternative envisageable. En effet, l'augmentation de la température permet de réduire le retour élastique tout en diminuant les efforts mis en jeu sur les outils. Le matériau choisi est un alliage d'aluminium-magnésium (AA5754-O) habituellement employé dans le secteur automobile pour la réalisation de panneaux intérieurs d'ouvrants. Ce matériau présente, à température ambiante, l'inconvénient majeur d'être sujet à l'effet Portevin-Le Chatelier (PLC), se manifestant par des stries à la surface des pièces embouties, empêchant ainsi son utilisation pour des pièces d'aspect malgré un coût attrayant par rapport à d'autres alliages d'aluminium. La caractérisation expérimentale de ce matériau a été effectuée dans une gamme de température allant de 20 à 200~°C, en traction puis en cisaillement simple. Ces deux trajets de chargement ont permis, par le biais d'une mesure optique des déformations, de définir la gamme d'existence de l'effet PLC en fonction de la température et de la vitesse de déformation. Parallèlement, la formabilité de ce matériau a été évaluée à partir d'essais d'emboutissage de godets cylindriques. Les contraintes internes générées au cours du procédé, à l'origine du retour élastique, sont caractérisées à l'aide du test de Demeri, consistant à mesurer l'ouverture d'un anneau découpé dans le mur du godet. Afin d'étudier l'influence de la température sur l'emboutissabilité et le retour élastique, un dispositif, adaptable sur une machine d'essai BUP200, a été mis au point pour mettre en forme des godets jusqu'à 200°C. Ce dispositif permet par le biais d'inserts interchangeables, revêtus (ou non) par des films minces W-Ti-N, de modifier les propriétés de contact tôle/outil et d'analyser l'influence du frottement sur le procédé et les conséquences sur le retour élastique, en fonction de la température et du type d'insert utilisé. Les simulations numériques de ce procédé à température ambiante ont été effectuées avec le code de calcul Abaqus, en utilisant la base de données expérimentale pour identifier les coefficients des lois de comportement du matériau. Les simulations numériques sont alors confrontées aux résultats expérimentaux en termes d'effort d'emboutissage, de champs de déformation, d'épaisseurs de godet, de cornes d'emboutissage et de retour élastique.
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Bron, Frédéric Charles André. "Déchirure ductile des tôles minces en alliage d'aluminium 2024 pour application aéronautique." Paris, ENMP, 2004. http://www.theses.fr/2004ENMP1207.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est la simulation par éléments finis de la déchirure ductile des tôles minces en alliage d'aluminium 2024. La méthode est basée sur l'approche locale de la rupture. Les observations métallographiques indiquent deux mécanismes de rupture. Si la pression hydrostatique est élevée, la rupture intervient par striction interne. Dans le cas contraire, la rupture intervient par localisation de la déformation en bande à 45 degrés. Dans les éprouvettes de fissuration Kahn et M(T), les mécanismes de rupture sont identiques. Les simulations sont basées sur une extension du modèle de Rousselier incluant une représentation de l'anisotropie plastique et de la germination de porosités. Un nouveau critère de plasticité anisotrope est spécifiquement développé. Il s'agit d'une extension du critère de Karafillis et Boyce (1993). Le modèle est appliqué à deux nuances dont la teneur en particules intermétalliques est différente. Les paramètres sont ajustés sur de petites éprouvettes pour le matériau à haute pureté. La transférabilité est vérifiée sur les grands panneaux M(T). Le transfert vers le matériau ayant la plus forte teneur en particules intermétalliques est fait en modifiant la taille de maille dans le même rapport que l'espacement inter-particules. Le modèle est utilisé comme un outil numérique afin d'étudier les effets de la loi d'écrouissage, d'une pré-traction ou de l'anisotropie plastique sur la résistance à la propagation de fissure. Il est alors possible de proposer des voies d'amélioration du matériau<br>The purpose of this work is to develop a finite element simulation of ductile tearing of thin sheets in 2024 aluminum alloy. The method is based on the local approach to fracture. Metallurgical observations indicate two rupture mechanisms. If hydrostatic pressure is high, rupture arises by internal necking. In the opposite case, rupture arises by localization of deformation into a 45 degree slanted band. In Kahn and M(T) cracking samples, rupture mechanisms are identical. The simulations are based on an extension of the Rousselier model which includes the description of plastic anisotropy and void nucleation. A new anisotropic yield function is specifically developed. It is an extension of the yield function of Karafillis and Boyce (1993). The model is applied to two grades which have different volume fractions of intermetallic particles. The parameters are adjusted in the case of the high purity material on small specimens. The transferability is checked on large M(T) panels. The transfer to the material containing the highest amount of intermetallic particles is made by modifying the mesh size according to the ratio of the particle mean spacing. The model is used as a numerical tool to investigate the effects of plastic hardening, prestraining and plastic anisotropy on crack growth resistance. It is then possible to give guidelines for material improvement
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Garric, Victor. "Etude du gonflement par cavités d'un alliage d'aluminium irradié sous faisceau d'ions." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI091.
Full textAbstract:
L’alliage d’aluminium 6061-T6 (Al-Mg-Si), choisi pour la conception du caisson et du casier du réacteur Jules Horowitz (RJH), doit ses propriétés mécaniques au durcissement structural T6 induit par une précipitation nanométrique : une mise en solution suivie d’une trempe et d’un revenu. En raison de l’épaisseur des composants, la vitesse de trempe obtenue sur les éléments d’un réacteur expérimental est plus faible que celle des pièces fines couramment étudiées. Afin d’étudier l’effet de la vitesse de trempe sur la microstructure et le comportement sous irradiation, trois cubes de 10 cm de côté d’alliage 6061 ont subi un traitement T6 dans trois conditions de trempe (eau, huile, air). A la suite de ces traitements, une caractérisation microstructurale et mécanique a été réalisée sur chaque état.La contribution au gonflement de l’aluminium des cavités qui se forment sous flux de neutrons rapides est mal connue. Par des irradiations ioniques de lames MET à différents niveaux d’endommagement (entre 15 dpa et 100 dpa), une évaluation des modifications microstructurales suivie d’une quantification du gonflement et d’une modélisation a été entreprise.Des irradiations en triple faisceau (W, He, Si) permettant de cumuler les dommages avec l’implantation d’éléments produits en réacteur par transmutation de l’aluminium, ont montré que l’implantation de silicium conduit à l’apparition d’une nouvelle phase riche en Si. En simple faisceau d’ions lourds (Au), les cavités se localisent autour des défauts linéaires et des dispersoïdes, mais en présence d’hélium elles apparaissent aussi réparties dans toute la matrice. Compte tenu des fortes teneurs en hélium implanté, les mesures quantitatives du gonflement ont été réalisées sur les lames irradiées en simple faisceau.Le gonflement mesuré, plus élevé que sous flux neutronique, a conduit à considérer pour la modélisation deux séries de données (ions/neutrons). Les bases d’une modélisation du gonflement par cavités ont été posées, et les paramètres physiques restant à déterminer ont été identifiés<br>6061-T6 (Al-Mg-Si) aluminum alloy chose for the core of the Jules Horowitz Reactor (JHR) benefits from the T6 structural hardening induced by nanoprecipitates formed after an annealing followed by a quench and an artificial ageing. Because of the thickness of reactor parts, the quench rate is far slower than what is commonly seen on usual thin plates. In order to study the influence of the quench on the microstructure and the behavior under irradiation, three 10 cm side cubes of 6061 alloy have been tempered with a T6 treatment in three different quenching conditions (water, oil and air). Treatment have been followed by microstructural investigations on each temper.The contribution of voids, formed under fast neutron flux, to the global swelling of the alloy is poorly known. Using ion irradiation on bulk TEM samples at different damage levels (from 15 dpa to 100 dpa), microstructural evolutions have been characterized and swelling has been both quantified and modeled.Triple beam irradiations (W, He, Si) alloying to obtain a consistent damage level while implanting fission products (Si, He) showed silicon implantation lead to the precipitation of a new Si enriched phase. Simple beam irradiations (Au), showed voids are localized around linear defects and dispersoïds. Implantation of helium lead to a homogeneous distribution of bubbles in the whole matrix. Acknowledging the very high dose of helium implanted, quantitative measurements of swelling has been performed exclusively on single beam irradiated samples.The measured swelling, higher than what has been observed under neutron flux, lead to consider two series of data (ions and neutrons) in order to model the swelling. The base of a swelling model has been performed and the remaining physical parameters to determine were identified
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AHDAD, FARID. "Prevision de la duree de vie d'une piece grenaillee en alliage d'aluminium." Paris, ENSAM, 1992. http://www.theses.fr/1992ENAM0005.
Full textAbstract:
L'objet de notre etude consiste a developper et a valider un modele de calcul permettant de prevoir la duree de vie d'une structure avec etat initial, ceci dans le but de realiser un post-processeur de calcul de fatigue. Une methode originale permettant d'introduire les deformations plastiques comme conditions initiales dans le code d'elements finis abaqus a ete proposee, ce qui nous a permis de determiner les contraintes residuelles initiales des structures grenaillees. Le modele a ete valide sur des structures (eprouvettes cylindriques de traction et de torsion, et pieces de geometrie complexe) en alliage d'aluminium grenaillees. Le critere de fatigue choisi est celui de crossland, represente par une droite ou ses coefficients ont ete calcules pour chaque cycle a rupture, en faisant uniquement appel aux courbes de wohler des eprouvettes cylindriques non grenaillees. Pour un gain de temps de calcul, nous avons calcule l'etat stabilise des eprouvettes cylindriques (cas de charge de traction et de torsion uniaxiale) par la methode elastoplastique proposee par zarka; par contre, pour les structures de geometrie complexe, le calcul s'effectue a l'aide d'un code d'elements finis. Les essais de fatigue effectues sur les eprouvettes cylindriques grenaillees ont montre la concordance des resultats obtenus a l'aide du modele avec ceux de l'experience. En outre, l'application du modele a l'eprouvette biaxiale (structure de geometrie complexe) a permis de determiner les courbes de wohler pour l'etat grenaille et non grenaille revelant un gain de 50% sur la limite de fatigue (nr=10#7 cycles)
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Segovia, Abanto Franz. "Développement d'un matériau composite à base de bois laminé avec alliage d'aluminium." Doctoral thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/29810.
Full textAbstract:
Les matériaux composites sont constitués d’au moins deux matériaux dont les propriétés individuelles se combinent pour former un matériau hétérogène ayant des performances globales fortement améliorées. Parmi les types de matériaux composites, on retrouve les matériaux composites à structure sandwich, lesquels consistent en l’assemblage par collage ou soudure de deux revêtements ou peaux minces, faits d’un matériau rigide et lourd, sur un noyau épais et léger qui maintient leur écartement. Les principaux bénéfices de ces structures sont: la légèreté, la très grande rigidité, la grande résistance en flexion et l’isolation thermique. La combinaison des propriétés des matériaux utilisés comme revêtement et noyau procure aux matériaux composites à structure sandwich plusieurs avantages mécaniques, environnementaux et économiques, permettant ainsi l’élargissement du potentiel de ces matériaux composites à différentes applications. L’objectif général de ce projet de doctorat était de développer un matériau composite à base de bois laminé avec alliage d’aluminium. Les objectifs spécifiques de ce projet de recherche étaient de déterminer les propriétés physiques et mécaniques, d’estimer les coûts de production et de mesurer la performance environnementale des matériaux composites à structure sandwich. Finalement, des applications potentielles étaient évaluées en utilisant la recherche qualitative comme méthodologie. Des matériaux à structure sandwich ont été développés en utilisant quatre types de matériaux composites à base de bois (panneau de fibres à haute densité, panneau de fibres à densité moyenne, panneau de lamelles orientées et contreplaqué) comme noyau, alors qu’un alliage d’aluminium 3003 a été utilisé comme peau ou revêtement. Un adhésif polyuréthane (Macroplast UR-8346) a été utilisé pour coller les composants du matériau composite. Les paramètres de fabrication ont été déterminés à travers des essais préalables. Les propriétés physiques des matériaux composites à base de bois ont été améliorées par le laminage avec l’alliage d’aluminium. Les propriétés mécaniques en flexion, comme le module d’élasticité apparent (Eapp) et le module de rupture (MOR), ont été significativement augmentées avec le laminage d’alliage d’aluminium. L’estimation des coûts de production du matériau composite développé nous a permis de démontrer un avantage économique par rapport au panneau nid d’abeille en aluminium. La comparaison de la fabrication des matériaux composites laminés avec alliage d’aluminium par rapport au panneau nid d’abeille en aluminium a permis d’identifier les avantages environnementaux de l’utilisation des matériaux composites à base de bois comme noyau. L’analyse de l’impact environnemental (IMPACT 2002+) a montré que les émissions associées à la fabrication de tôles d'aluminium se sont avérées les plus grandes contributrices aux impacts environnementaux globaux de la fabrication des matériaux composites à structure sandwich développés. Les avantages techniques, économiques et environnementaux des matériaux composites laminés avec alliage d’aluminium ont multiplié ses applications potentielles. Enfin, la recherche qualitative basée sur la théorie ancrée a permis de déterminer les principales applications possibles à partir des suggestions des personnes interviewées. L’utilisation du Logiciel Nvivo 11 de QRS international a permis le codage des principales catégories. Les principales applications suggérées par les personnes interviewées ont été l’utilisation pour les planchers surélevés; l'application comme diviseurs de salle de bain et l’application comme panneau de contreventement ou panneau décoratif.<br>Composite materials consist of at least two materials whose individual properties combine to form a heterogeneous material with greatly improved overall performance. Among the types of composite materials are laminated panels or sandwich panels. These consist in the assembly by bonding or welding of two thin skins, made of a rigid and heavy material, on a thick and light core which maintains their spacing. The main benefits of these structures are: lightness, high rigidity, high flexural strength, and thermal insulation. The combination of materials used as faces and core provides laminated panels with several mechanical advantages as well as environmental and economic benefits. Consequently, the potential applications of these composite materials are extended. The overall objective of this doctoral project was to develop a wood-aluminum laminated panel. The specific objectives of this research project were: to determine physical and mechanical properties; to estimate production costs; and to verify the environmental performance of wood-aluminum laminated panels. Finally, potential applications were proposed using qualitative research methodology. Wood-aluminum laminated panel has been developed using four types of wood-based composite as core (high density fibreboard, medium density fibreboard, oriented strand board, and aspen plywood) and two 0.6-mm-thick aluminum alloy sheets as faces. The polyurethane adhesive (Macroplast UR-8346) was used to bonding laminated panels. The manufacturing parameters were determined through prior testing. The physical and mechanical properties of wood-based composites have been improved by lamination with aluminum alloy sheets. The production costs estimate concluded that the developed laminated panels have an economic advantage over the aluminum honeycomb panel. The manufacturing process of laminated composite materials with aluminum alloy shows lower environmental impacts compared to aluminum honeycomb panel. Emissions associated with the manufacturing process of aluminum sheets is the largest contributor to environmental impacts in sandwich composite materials manufacturing. The technical, economic and environmental benefits have extended the potential applications of wood-based composite materials. Qualitative research based on the grounded theory approach was used to determine the main potential applications. The main applications suggested by the interviewees were: raised flooring panels, bathroom dividers panels and decorative and bracing panels.
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Le, Thi My Linh. "Simulation de l'effet du confinement sur l'endommagement d'un assemblage en alliage d'aluminium." Thesis, Dijon, 2013. http://www.theses.fr/2013DIJOS048.
Full textAbstract:
Pour les structures aéronautiques, les zones sensibles à la corrosion sont principalement celles où le plan de protection de la structure peut être mis en défaut, comme à l’intérieur des joints de recouvrement (dénommé «lap joint» en anglais). Les assemblages de tôles métalliques réalisés par recouvrement en utilisant, par exemple le rivetage, peuvent présenter des défauts de contact et donc il peut exister un interstice entre les deux parties de l’assemblage. En général cet interstice est isolé de l’environnement extérieur par un mastic. Mais il y a un risque de piégeage d’humidité plus ou moins concentrée en ions agressifs qui peut provoquer des endommagements ou aggraver ceux initiés sur des défauts des revêtements. Le premier objectif de cette thèse est de développer une méthodologie permettant de reproduire, de manière contrôlée et de façon la plus représentative de cas réels, la corrosion d’un alliage d’aluminium 2024-T3 constituant un joint de recouvrement afin d’effectuer des observations complétées par des mesures chimiques et électrochimiques. Le deuxième objectif est de tester l’application de modèles de transport réactif (en milieu confiné) pour voir s’il est possible de simuler les réponses (chimiques ou électrochimiques) mesurées expérimentalement et donc de prédire sur le long terme l’évolution d’un assemblage<br>For aircraft structures, corrosion sensitive areas are mainly those where the protection of the structure may suffer local breakdowns, as encountered inside lap joints. The assemblies of metal plates by overlapping (riveting) may present some defects in contact and consequently a gap can exist between the two parts of the assembly. Typically this gap is isolated from the outside environment by a sealant. But there is a risk of trapping of moisture more or less concentrated in aggressive ions which can induce corrosion or increase the damages initiated on coating defects. The first objective of this thesis is to develop a methodology to reproduce in a controlled manner and in the most representative way regarding actual cases, the corrosion of a lap joint made of aluminum alloy 2024- T3 plates, to perform not only observations but also chemical and electrochemical measurements. The second objective is to test the application of reactive transport models (in confined media) to check if it is possible to simulate the chemical or electrochemical changes recorded during experiments and thus to predict the long-term evolution of lap-joint in humid environment
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Menet, Claire. "Etude du comportement thermomécanique de matériaux sable-résine et application aux noyaux de fonderie d'aluminium." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI119.
Full textAbstract:
Afin d’optimiser le procédé de production de culasses automobiles en aluminium et d’améliorer sa fiabilité, une meilleure connaissance du comportement des noyaux de fonderie est nécessaire. Les noyaux sont des matériaux composés de grains de sable liés par une résine en faible proportion, et servent à mouler les conduits et cavités intérieurs des pièces métalliques. Au cours de leur cycle de vie, les noyaux sont amenés à subir de fortes températures et des sollicitations mécaniques complexes. L’objectif de cette étude est de caractériser le comportement thermomécanique des noyaux sous diverses sollicitations selon le taux de liant, la température et surtout l’état de dégradation de ce liant. En particulier, les travaux de cette thèse s’attardent sur les mécanismes d’endommagement et de fissuration des noyaux, dont la compréhension est la clé pour optimiser l’étape de débourrage qui consiste en la fracturation et l’élimination des noyaux. Les résultats de cette thèse serviront par ailleurs à nourrir un modèle numérique simulant le débourrage des pièces. Différents modes de chargements mécaniques ont été étudiés : flexion, compression, cisaillement, push-out, fatigue, fluage ou encore compression œdométrique. Ils correspondent à différents types de sollicitations, avec ou sans confinement du noyau, et permettent de caractériser soit le cœur ou la surface du matériau. L’endommagement peut être suivi grâce à la réalisation de cycles de décharge-recharge. Dans tous les cas, le comportement mécanique du noyau est fortement dépendant des propriétés et de l’état du liant. Ainsi, la dégradation thermique induite par la coulée de l’aluminium liquide modifie et dégrade nettement les propriétés du noyau. Des parallèles peuvent ainsi être dressés entre les propriétés du liant, le comportement mécanique du matériau sable/résine et l’endommagement microstructural observé après rupture<br>Better knowledge about the mechanical behavior of foundry sand cores is required in order to optimize the aluminum cylinder head production process. Sand cores allow the casting of complex shape metallic parts and are made of sand grains, bound with a resin in low proportion. Sand cores are subjected to high temperatures and complex mechanical load during the production process. This study aims at characterizing the thermomechanical behavior of sand cores under various loads depending on the binder proportion, the temperature and mostly the binder thermal degradation. Particularly, we focus on the cores damage and fracture mechanisms. The understanding of such phenomena could lead to an optimization of the decoring step, consisting in the fracture and removing of the core from the metallic part. Indeed, the results of this Ph.D. thesis will be used to implement a numerical model of the decoring process. Different kinds of mechanical loads have been studied: bending, compression, shear, push-out, fatigue, creep or also oedometric tests. They correspond to different kinds of load, with or without confining pressure and allow a characterization of the bulk or the surface of the material. The core damage is followed by mechanical tests with unload-reload cycles sequences. For all the cases, the core mechanical behavior is highly dependent on the binder properties and thermal degradation. For example, the thermal degradation induced by the aluminum casting modifies and degrades significantly the core properties. Analogies could be drawn between the binder properties, bonded-sand cores mechanical behavior and the evolution of the fracture surfaces
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Rozot, Jose Manuel. "Modèle prédictif de l'apparition de la microporosité de retrait durant la solidification d'un alliage Aluminium-Silicium." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13017.
Full textAbstract:
Dans le système de freinage l'utilisation de pièces en alliage d'aluminium de fonderie est courante. Ce type de système nécessite une fiabilité des éléments qui se traduit par un besoin de maîtrise de la santé matière des produits. Le modèle proposé a pour but de prédire l'apparition de micro-défauts : les microporosités de retrait. Ceux-ci apparaissent lors de la solidification et diminuent la durée de vie des systèmes. Ce travail propose la modélisation de l'apparition de ces défauts lors d'une solidification d'un alliage Aluminium Silicium. Cette contribution se démarque des travaux traitant des phénomènes liés à la variation de solubilité des gaz dans l'aluminium lors de la solidification. Ce travail s'intéresse aux phénomènes de retrait dans le cas où il n'y a pas rupture d'alimentation. Le milieu semi-solide est considéré comme un milieu poreux. Lorsque la perméabilité de ce milieu est trop faible le retrait de solidification ne peut être compensé par déplacement de liquide. Ce modèle s'appuie sur un couplage entre la thermique de la solidification et le transfert de masse (écoulement interdendritique). Le modèle proposé utilise peu de paramètre. Ce caractère parcimonieux du modèle et l'incertitude sur la valeur de certains paramètres a permis l'identification des dits paramètres. Ce travail d'identification par méthode inverse a nécessité des expérimentations, dans une configuration permettant de maîtriser les conditions aux limites.
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Leopold, Gaëlle. "INFLUENCE DES DEFAUTS DE FONDERIE SUR LA TENUE EN FATIGUE D'UN ALLIAGE DE TITANE MOULE." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure de mécanique et d'Aérotechnique - Poitiers, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00671061.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur l'influence des défauts de fonderie sur la tenue en fatigue du Ti 6-4 moulé. L'objectif est de produire des données expérimentales en fatigue afin de quantifier l'impact des défauts liés au procédé de moulage à la cire perdue et d'identifier les mécanismes d'endommagement. Après la détermination d'une éprouvette représentative des pièces réelles, la première partie de l'étude expérimentale est menée sur des défauts sphériques artificiels de surface. Dans une seconde partie, des piqûres, retassures et inclusions de céramique sont étudiées. On montre que le Ti 6-4 moulé est un matériau tolérant aux défauts de type piqûre. On montre aussi que pour des durées de vie de 105 cycles les parts d'amorçage et de propagation sont équivalentes quand la fissure s'amorce à partir d'un défaut. Les retassures induisent un abattement en contrainte de 50% et les inclusions un abattement de 30 à 50% : la taille n'est pas le seul paramètre important. Le second objectif est de développer un outil numérique capable de prendre en compte explicitement le défaut. Un critère de fatigue multiaxial basé sur la distribution des contraintes autour du défaut est utilisé. Une discussion est menée sur les grandeurs pertinentes permettant de traduire l'influence d'un défaut selon son type et sa taille. L'application du critère implanté par voie analytique et en élasticité linéaire donne de bons résultats. Grâce aux défauts naturels, on montre qu'il est nécessaire de capter leur nature à l'aide d'un paramètre qui représente leur taille admissible. Le critère proposé permet de calculer des courbes S-N pour tout type de chargement et toute taille de défaut.
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Léopold, Gaëlle. "Influence des défauts de fonderie sur la tenue en fatigue d'un alliage de titane moulé." Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2011. http://www.theses.fr/2011ESMA0017.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur l'influence des défauts de fonderie sur la tenue en fatigue du Ti 6-4 moulé. L'objectif est de produire des données expérimentales en fatigue afin de quantifier l'impact des défauts liés au procédé de moulage à la cire perdue et d'identifier les mécanismes d'endommagement. Après la détermination d'une éprouvette représentative des pièces réelles, la première partie de l'étude expérimentale est menée sur des défauts sphériques artificiels de surface. Dans une seconde partie, des piqûres, retassures et inclusions de céramique sont étudiées. On montre que le Ti 6-4 moulé est un matériau tolérant aux défauts de type piqûre. On montre aussi que pour des durées de vie de 105 cycles les parts d'amorçage et de propagation sont équivalentes quand la fissure s'amorce à partir d'un défaut. Les retassures induisent un abattement en contrainte de 50 % et les inclusions un abattement de 30 à 50% : la taille n'est pas le seul paramètre important. Le second objectif est de développer un outil numérique capable de prendre en compte explicitement le défaut. Un critère de fatigue multiaxial basé sur la distribution des contraintes autour du défaut est utilisé. Une discussion est menée sur les grandeurs pertinentes permettant de traduire l'influence d'un défaut selon son type et sa taille. L'application du critère implanté par voie analytique et en élasticité linéaire donne de bons résultats. Grâce aux défauts naturels, on montre qu'il est nécessaire de capter leur nature à l'aide d'un paramètre qui représente leur taille admissible. Le critère proposé permet de calculer des courbes S-N pour tout type de chargement et toute taille de défaut<br>This study deals with the influence of casting defects on fatigue strength of an investment cast Ti 6-4 alloy. The purpose is to produce experimental fatigue data in order to quantify the effect of casting defects and identify damage mechanisms. A fatigue test specimen representative of aircraft components is determined. Then, artificial surface defects are studied in the first part of the experimental study. In a second part, shrinkages and ceramic inclusions are studied. We show that cast Ti 6-4 alloy is a pinhole tolerant material. We also show that for fatigue lives about 105 cycles, when cracks initiate at defect, initiation and propagation parts are similar. Shrinkages reduce fatigue strength by 50 % reduction : defect size is not the only parameter to take into account. The second purpose is to develop a numerical tool able to explicitly consider the defect. A multiaxial fatigue criterion based on the stress distribution around defect is used. Relevant quantities able to estimate defect influence according to their nature and size are discussed. A linear elastic and analytical implementation of this criterion gives good results. We show that is necessary to capture nature of casting defects thanks to a parameter equal to their critical size. The proposed criterion allows simulating S-N curves for different loading cases and defect sizes
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Reynier, Bertrand. "Etude par diffractometrie x du comportement en fatigue d'un alliage d'aluminium-lithium grenaille." Paris, ENSAM, 1993. http://www.theses.fr/1993ENAM0019.
Full textAbstract:
L'aluminium-lithium est particulierement interessant pour les industries aerospatiales du fait de sa densite reduite et du gain en resistance mecanique. Un nouvel alliage a ete developpe recemment, le 2091, afin de reunir des proprietes de resistance a l'endommagement, a la corrosion sous contrainte et de tenacite. Cependant, avant d'introduire ce nouveau materiau dans la fabrication des avions, on doit prendre soin d'etudier precisement son comportement en fatigue, particulierement apres le grenaillage, qui est un traitement generalement utilise pour accroitre la duree de vie de pieces sollicitees cycliquement. Des tests de flexion trois points ondulee ont ete conduits sur cet alliage grenaille. Les eprouvettes ont ete usinees dans des toles fines, grenaillees et fatiguees sous charge d'amplitude constante (r=0,1). Les contraintes residuelles ont ete principalement evaluees en surface et en profondeur par la diffraction des rayons x et les couches superficielles ont ete enlevees par polissage electrochimique. Les donnees brutes ont ete corrigees afin de tenir compte de la redistribution des contraintes durant le polissage. Par ailleurs, cet alliage contient quinze pour cent de precipites intermetalliques. Les contraintes evaluees par diffraction des rayons x sur la phase alpha de l'aluminium different des contraintes macroscopiques. Un programme base sur un modele micromecanique a ete developpe afin de corriger les donnees mesurees. Les profils de contraintes, obtenus par cette procedure sont compares a ceux obtenus par une autre methode experimentale mecanique et a ceux calcules par une modelisation theorique du grenaillage. Le grenaillage ameliore la duree de vie du materiau mais les contraintes residuelles superficielles sont partiellement relaxees durant les premiers cycles
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Nicouleau-Bourles, Éric. "Étude expérimentale et numérique du vieillissement d'un alliage d'aluminium : application aux culasses automobiles." ENSMP, 1999. http://www.theses.fr/1999ENMP0920.
Full textAbstract:
La fabrication des culasses automobiles en alliage d'aluminium à de nombreux avantages (légèreté, coulabilité, propriétés thermiques). En revanche, la grande sensibilité du matériau vis-a-vis de la température fait que ses propriétés mécaniques peuvent rapidement s'effondrer après un court passage à haute température : le matériau vieillit. Dans le but de prévoir par le calcul la durée de vie des culasses, il est nécessaire d’étudier le comportement et la durée de vie du matériau (l'as7u3g) sur une grande gamme de températures et de prendre en compte le vieillissement dans le calcul de la durée de vie (nécessité de connaître l'histoire thermique du matériau). Il est apparu au cours de cette étude que le mécanisme du vieillissement est thermiquement active et pilote par la température maximale. Le matériau garde en mémoire l'effet d'un passage à la plus haute température, se manifestant par un vieillissement accéléré et plus important. Ce vieillissement est modélisé de façon phénoménologique au travers d'une variable interne ajoutée dans un modèle d'élastoviscoplasticité cyclique (de type chaboche). Le modèle est identifie et valide sur des essais isothermes et anisothermes. Les essais anisothermes ont été réalisés à partir d'un montage original de type 3 barres ne nécessitant pas de machine hydraulique asservie et ou le cycle de température induit le cyclage mécanique. Un modèle d'endommagement est ensuite identifie pour prévoir la durée de vie de l'alliage. Enfin, à partir des modèles précédents, on effectue a l'aide du code zebulon, des calculs par éléments finis sur une culasse (une demi culasse comportant environ 100 000 ddl). Pour réaliser de tels calculs sur plusieurs cycles, on a recours au calcul parallèle. . . .
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Baldacci, Antoine. "Rupture des particules intermétalliques durant le laminage à chaud d'un alliage d'aluminium 5182." Saint-Etienne, EMSE, 2003. http://www.theses.fr/2003EMSE0001.
Full textAbstract:
Durant le laminage à chaud de l'alliage d'aluminium 5182, les particules AlxFe et les particules Mg2Si se rompent et se redistribuent dans la matrice. Des micro-vides apparaissent par rupture de particules ou par décohésion de l'interface particule / matrice. Ainsi, l'étude de la rupture des particules intermétalliques et de la croissance de micro-vides a été abordée conjointement par une approche expérimentale et par une approche micro-mécanique. L'approche expérimentale a permis de décrire l'évolution du volume et de la forme des particules intermétalliques et des micro-vides contenues dans l'alliage d'aluminium 5182. Des formes types de particules ont été analysées par éléments finis. Les concentrations de contraintes dans une particule unique de forme non convexe noyée dans un solide déformé à chaud et les contraintes à l'interface entre une particule plus ou moins sphérique et un solide ont été étudiées par une approche micromécanique basée sur des calculs par éléments finis. Deux conclusions majeures se dégagent de ce travail de thèse. Premièrement, un modèle de rupture particulier à des particules non convexes a été mis en évidence. Deuxièmement, l'influence du traitement de réchauffage subit par le lingot semble être primordial sur la rupture des particules intermétalliques<br>During the hot rolling of aluminium 5182 alloy, AlxFe and Mg2Si particles break up and are redistributed in the matrix. Microvoids appear by break-up of the particles or by decohesion of the particle/matrix interface. Thus, the study of the rupture of the intermetallic particles and the growth of microvoids was approached jointly by an experimental and a micromechanical approach. The experimental approach analysis the evolution of particle (and micro-void) volume and shape during hot plane strain compression of AA5182. The finite element analysis was concerned with the stress concentrations in single non convex particles embedded in a hot deformed AA5182 matrix submitted to straining in 3 dimensions. The stress concentrations in the particle and at the matrix/particle interface were analysed. Two major conclusions emerge from this thesis. Firstly, a model of break-up particular to non convex particles was highlighted. Secondly, the influence of the heat treatment submitted to the ingot seems to be of primary importance on the rupture of the intermetallic particles
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Morere, Bruce. "Recristallisation d'un alliage d'aluminium 7010 après déformation à chaud : influence sur la ténacité." Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG4202.
Full textAbstract:
Cette these examine l'influence de differents parametres sur la recristallisation dans l'alliage d'aluminium 7010, et les consequences sur la tenacite. La premiere partie de l'etude s'interesse a certains parametres susceptibles d'avoir un effet sur la recristallisation. Deux types de parametres sont examines : les conditions de laminage a chaud (vitesse, temperature, conditions de refroidissement) et de mise en solution (vitesse de chauffe) d'une part, et les particules de seconde phase (dispersoides al#3zr, phase s) d'autre part. Des essais de compression plane a chaud en laboratoire sont utilises pour simuler, de facon controlee, le laminage a chaud industriel. La microstructure apres deformation et apres mise en solution est caracterisee par differentes techniques : analyse d'image, ebsd, met, diffraction x. L'effet preponderant sur la fraction recristallisee des parametres temperature et vitesse de deformation est ainsi mis en evidence. Par ailleurs, differents etats de precipitation des dispersoides al#3zr sont obtenus en modifiant la teneur en zirconium et la vitesse de chauffe lors de l'homogeneisation. L'influence de la taille et de la fraction volumique des dispersoides sur la recristallisation est caracterisee. Le concept de volume recristallisable est introduit dans le cadre d'un modele analytique reposant sur la competition entre la pression motrice moyenne et la pression de zener locale ; il permet d'interpreter qualitativement et, dans une certaine mesure, quantitativement, les resultats experimentaux. Dans une seconde partie, on etudie l'influence de la fraction recristallisee et de la vitesse de trempe apres mise en solution sur la tenacite dans les orientations s-l, l-t et l-s. L'effet de ces deux parametres varie fortement en fonction de l'orientation. Une etude fractographique detaillee permet de mettre en evidence les relations entre la microstructure et les mecanismes de rupture impliques, et de proposer une interpretation qualitative des resultats experimentaux.
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Giffard, Kévin. "Etude des mécanismes de colmatage de films anodiques sur alliage d'aluminium aéronautique 2024." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30319/document.
Full textAbstract:
Les alliages d'aluminium utilisés dans le secteur aéronautique sont sensibles à la corrosion. Une protection de ces pièces peut être assurée grâce à l'élaboration de films anodiques colmatés, le colmatage avec un sel de Cr(VI) garantissant jusqu'à présent les meilleures propriétés de tenue à la corrosion. Toutefois, les composés à base de chrome Cr(VI), classés CMR, sont en passe d'être totalement interdits par la directive environnementale REACH, ce qui conduit les industriels à développer de nouveaux procédés alternatifs. Or, une revue bibliographique a mis en évidence que les procédés existants sont empiriques et qu'il existe des lacunes dans la compréhension des mécanismes de colmatage. L'objectif de cette thèse a donc consisté à identifier les facteurs conditionnant le colmatage, notamment la pénétration du solvant et des sels dans les pores, en relation avec les caractéristiques chimiques et microstructurales des films anodiques non colmatés. Les caractéristiques du film anodique non colmaté ont été tout d'abord amplement étudiées, notamment par des techniques innovantes. La tortuosité a ainsi été évaluée pour la première fois quantitativement, par MEB-FEG et BET, en fonction de la nature de l'alliage. Des mesures dynamiques de mouillabilité ont révélé par ailleurs qu'une tortuosité importante peut constituer une limitation pour la pénétration du solvant lors du colmatage. La caractérisation des charges de surface du film anodique non colmaté a indiqué en outre que les interactions avec les cations du bain de colmatage sont défavorables (répulsions) en milieu acide, sauf à un pH donné, pour lequel la charge globale s'annule. Après différents colmatages, les modifications des revêtements ont été étudiées en termes de composition chimique, de charges superficielles et de morphologie, ce qui a permis de proposer des mécanismes réactionnels. En particulier, pour le nouveau procédé de colmatage, il a été montré que ce n'est qu'à l'issue de la seconde étape de colmatage que le revêtement constitue une barrière à la pénétration d'un électrolyte agressif. Enfin, l'impact des différentes étapes de colmatage a été analysé au regard du comportement en corrosion, en fatigue et en fatigue-corrosion<br>Aluminum alloys used in the aeronautic field are subject to corrosion. Sealed anodic films act as an efficient solution for the protection of aircraft parts, sealing using hexavalent chromium salts providing the best anticorrosion behavior so far. However, REACH environmental law leads to totally ban chromium (VI) based compounds which are CMR, thus forcing surface finishers to develop new alternative processes. A review has firstly shown that existing processes are mainly empirical and sealing mechanisms are far from being fully understood. So, this thesis aims at identifying sealing key factors that especially drive solvent and penetration into pores of the porous anodic film. Secondly, chemical and microstructural characteristics of unsealed anodic film have been widely studied, especially using innovative techniques. For instance, tortuosity was quantitatively evaluated for the first time, by FEG-SEM and BET analysis, as a function of the alloy nature, while wettability measurements have revealed that a high tortuosity limits water penetration during sealing. Surface charges characterization has also highlighted that working in acidic conditions has usually an adverse effect on interactions between film and cations, except for a special pH value for which global charge becomes zero. Thirdly chemical composition, superficial charges and morphology modifications of the coatings have been studied at each step of sealing, allowing to propose reactional mechanisms. In particular, it is only after the second step of the new sealing process, that the coating becomes an effective barrier against aggressive electrolyte. Finally, the impact of the different sealing treatments on corrosion, fatigue and fatigue-corrosion behaviors has been pointed out
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DRISSY, MOHAMED YOUSSEF. "Modelisation des transferts thermiques par conduction et convection, appliquee a la solidification d'un alliage de fonderie." Paris, ENSAM, 1992. http://www.theses.fr/1992ENAM0016.
Full textAbstract:
Notre etude porte principalement sur la simulation numerique de la solidification des alliages de fonderie, la modelisation et la validation experimentale tenant compte des echanges thermiques par conduction et convection. Notre objectif est la mise au point d'un outil informatique de laboratoire permettant de caracteriser l'influence de la convection naturelle dans le processus de solidification. La formulation du probleme dans le plan a conduit a l'ecriture des equations couplees de la thermique et de la mecanique des fluides dans les differentes zones, ainsi qu'au choix des hypotheses necessaires. La resolution numerique de ces equations a necessite le choix d'une methode de calcul, celle des volumes finis a ete retenue. Nous avons entrepris la programmation de l'algorithme de resolution des equations. Dans un premier temps, suivant un schema ou les differentes variables sont calculees sur un meme maillage. La determination des conditions aux limites en pression et surtout leur suivi lors de l'evolution de la frontiere solide-liquide ont pose quelques difficultes. A partir de la, nous avons programme un algorithme qui permet de calculer les temperatures et pressions sur un maillage principal, et les vitesses sur des maillages decales, tout en considerant un ecoulement laminaire dans la partie liquide et de darcy dans la zone pateuse. La resolution est effectuee suivant une procedure implicite iterative. Une etude comparative a ete effectuee entre nos resultats et ceux de meyer pour l'aluminium et d'ohnaka pour l'acier. Nous nous sommes aussi interesses a l'influence de la convection, sur des pieces en fonte g. S. Coulees dans un moule en sable. La validation experimentale est delicate, du fait des temperatures de solidification de la fonte. Les mesures caracterisant le mouvement du fluide sont inaccessibles. Seules, les temperatures sont collectees en certains points et compares aux temperatures calculees
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Moto, Mpong Serge. "Etude rhéologique et simulation numérique de l'injection d'un alliage d'aluminium à l'état semi-solide." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2002. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001341.
Full textAbstract:
Ce travail, qui a été réalisé dans le cadre d'un projet européen, avait pour objectif de faire la simulation numérique de l'injection d'un alliage d'aluminium (A356) à l'état semi-solide. Pour atteindre cet objectif, nous avons travaillé sur deux principaux axes qui sont l'expérience et la simulation numérique. Sur le plan expérimental, l'objectif était de trouver une loi de comportement et ses paramètres pour caractériser le comportement de notre alliage à l'état semi-solide. Cette étude nous a conduit d'une part à passer en revue les différentes classes de loi disponibles dans la bibliographie et à utiliser une loi de comportement viscoplastique, et d'autre part à réaliser un nouveau test rhéologique, le test de l'écoulement de Stephan. Les résultats expérimentaux ont été satisfaisants et l'identification des paramètres a pu être faite, en utilisant une stratégie de type essai-erreur. Ceci nous a permis de trouver pour notre cas des paramètres en concordance avec ceux trouvés dans la bibliographie et d'obtenir un accord raisonnable entre simulation numérique et mesures sur l'ensemble des essais effectués. Sur le plan purement numérique, nous avons dans un premier temps adapté le code de calcul R3 à la mise en forme à l'état semi-solide. Ce travail nous a conduit à y introduire un module de contact matière/matière et à développer le module de contact matière/outil existant. Nous avons alors été confrontés au problème de préconditionnement de la matrice hessienne, dont le conditionnement est fortement dégradé par l'ajout de la condition de non-interpénétration du contact matière/matière. Ce problème a été résolu grâce à l'utilisation du préconditionneur par factorisation incomplète de Crout. Nous avons ensuite travaillé sur la formulation eulérienne lagrangienne arbitraire et sur la procédure de remaillage automatique. Malheureusement, ces travaux ne nous ont pas permis de pouvoir simuler jusqu'au bout le remplissage de pièces industrielles. Nous sommes alors passés dans un deuxième temps à une formulation eulérienne en utilisant le code de calcul Rem3D, initialement développé pour l'injection de thermoplastiques. Nous y avons introduit les termes d'inertie, ainsi que notre loi de comportement. Ce dernier code de calcul nous a alors permis de simuler l'injection de notre alliage d'aluminium à l'état semi-solide. Les résultats obtenus montrent une bonne concordance avec le procédé industriel et le logiciel peut constituer un outil précieux d'aide à la conception.
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MASSE, CHRISTELLE. "Maitrise du comportement a l'usinage de pieces matricees de grandes dimensions en alliage d'aluminium." Nantes, 1996. http://www.theses.fr/1996NANT2108.
Full textAbstract:
Certaines pieces massives en alliage d'aluminium utilisees dans l'aeronautique exigent un traitement thermique au stade ebauche afin d'acquerir leurs caracteristiques mecaniques necessaires lors de leur utilisation. Cette trempe introduit un gradient de contraintes residuelles. Apres usinage des ebauches considerees, nous constatons des deformees que les tolerances necessaires a l'assemblage obligent a rectifier. Dans le but d'accroitre leur competitivite, les industriels ont recherche des solutions susceptibles de reduire ces deformees. Pour cela, differents essais ont ete menes sur pieces reelles. Nous avons pu identifier un procede permettant de diviser par deux les temps de redressage. Ces resultats avaient pu etre prevus des reception des ebauches puisque les niveaux de contraintes, determines en surface des ebauches de facon non destructive selon la methode de diffraction des rayons x, avaient ete divises par cinq par rapport aux ebauches de serie. Par ailleurs, au cours de ces travaux, nous avons pu montre une influence combinee de la deformee et du niveau de contraintes de l'ebauche sur la deformee apres usinage. D'autre part, les parametres de fabrication de l'ebauche et ensuite de la piece usinee ont ete enregistres en serie ou lors des essais. De cette facon, nous avons constitue une base de donnees analysee avec des outils statistique. Nous avons developpe un outil numerique simulant les phenomenes de trempe et d'usinage. Les calculs ont ete valides par des mesures experimentales: les ecarts entre les deux approches sont relativement faibles. Les modeles pourront etre utilises afin de definir une position de piece usinee dans l'ebauche susceptible d'eliminer les deformees apres usinage
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Maisonnette, Daniel. "Influences mécaniques et métallurgiques de procédés haute température sur un alliage d'aluminium 6061-T6." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0006/these.pdf.
Full textAbstract:
Le travail de thèse présenté dans ce mémoire s'inscrit dans le cadre des actions de qualification anticipée du caisson du RJH (Réacteur Jules Horowitz). Le caisson est une enceinte sous pression fabriquée en alliage d'aluminium 6061-T6. Il s'agit d'un alliage à durcissement structural dont les propriétés mécaniques sont étroitement liées à l'état de précipitation dans le matériau. Des essais de traction ont permis de mesurer l'évolution des propriétés mécaniques du matériau ayant subi des chargements thermiques représentatifs d'une opération de soudage par faisceaux d'électrons (soudage FE). Des essais ont été menés à température ambiante et à chaud. Des observations métallurgiques par Diffusion de Neutrons au Petits Angles (DNPA) et par Microscopie Electronique en Transmission (MET) donnent par la suite la taille et la fraction volumique des précipités. Les résultats de ces campagnes d'essais permettent de comprendre l'évolution des propriétés mécaniques. Ces expérimentations ont ensuite été utilisées pour mettre en place un modèle métallurgique permettant de calculer les caractéristiques de l'état de précipitation. Ce modèle étant couplé à un modèle de durcissement structural, il calcule la limite d'élasticité du matériau pour divers chargements thermiques. Un modèle mécanique phénoménologique a également été développé afin de modéliser le comportement d'une structure soumise à un chargement thermique<br>The thesis work is part of the actions of early qualification of a pressure vessel in the RJH (Jules Horowitz Reactor). This vessel is made of aluminium alloy 6061-T6. This is an age hardening allow whose mechanical properties are closely related to the precipitation state in the material. Tensile tests were used to measure the evolution of the mechanical properties of the material previously subjected to thermal loading representative of an electron beam welding operation (EB welding). Tests were conducted at room temperature and at high temperature. Then metallurgical observations by small Angle Neutron Scattering (SANS) and by Transmission Electron Microscopy (TEM) gave the size and the volume fraction of precipitates. The results of these campaigns improved our understanding of the mechanical properties and evolution with thermal history. Furthermore, these experiments were used to develop a metallurgical model to forecast the characteristics of the precipitation state. A model was linked to a hardening model for the calculation of the yield strength of the material after various thermal loading. A phenomenological mechanical model was also developed to represent the behaviour of a structure subjected to thermal loading
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Aouali, Hamid. "Étude du comportement cyclique et la fatigue d'un alliage d'aluminium-lithium, le 80-90." Compiègne, 1990. http://www.theses.fr/1990COMPD238.
Full textAbstract:
Dans le domaine d’application de l'industrie de l'aéronautique, les alliages d 'aluminium-lithium offrent une combinaison intéressante de caractéristiques : un module spécifique élevé et un durcissement structural, leur permettant d'être plus compétitifs par rapport aux alliages légers conventionnels. Au total, cette étude rassemble une vaste caractérisation de l'alliage 8090 (Al - 1. 4 pds % Cu - 1. 0 Mg - 0. 08 Zr. - 2. 4 Li) , appuyée sur une comparaison avec un alliage binaire (Al-2% Li) utile à l'interprétation des mécanismes. Les lois de comportement à la fatigue sont établies et les propriétés particulières de l'alliage 8090 sont également expliquées notamment en fonction de trois températures de revenu.
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Achon, Philippe. "Comportement et ténacité d'alliages d'aluminium à haute résistance." Paris, ENMP, 1994. http://www.theses.fr/1994ENMP0546.
Full textAbstract:
La modélisation des phénomènes de rupture ductile des alliages d'aluminium a haute résistance, est abordée ici a l'aide de l'approche locale. Dans cette approche, on établit des relations quantitatives entre les propriétés mécaniques globales de rupture (la ductilité) ou de ténacité (K#I#C ou J#I#C), les lois de comportement du matériau dépendantes des traitements thermomécaniques qu'il a subi, et les paramètres métallurgiques contrôlant la rupture ductile (nature, forme et répartition des composes intermétalliques). L’étude a été entreprise sur une famille d'alliages (série 7000) se présentant sous forme de tôles fortes, laminées a chaud, avec des niveaux de pureté différents (7075-7475) et ayant subi plusieurs traitements thermiques (t3, t6, t73). Nous décrivons les microstructures puis l'étude de métallographie quantitative effectuée sur les composes intermétalliques. Les premiers essais de caractérisation mécanique nous ont révélé une anisotropie du comportement plastique des alliages que nous décrivons à l'aide des coefficients de Lankford. La modélisation de cette anisotropie est ensuite effectuée a partir du modèle phénoménologique de Hill, puis a l'aide d'un modèle micromécanique tenant compte de la texture cristallographique. L’étude expérimentale entreprise, nous permet d'observer les mécanismes physiques et de quantifier les paramètres métallurgiques de chacune des étapes de la rupture ductile. Une modélisation a partir de la mécanique des milieux poreux, ou la porosité est décrite a partir des regroupements des composes intermétalliques sous forme d'amas, nous permet d'obtenir une adéquation satisfaisante avec l'expérience. Les essais de ténacité sont réalisés sur des éprouvettes de mécanique de la rupture, selon différents sens de prélèvement. Les examens microfractographiques effectues sur les surfaces de rupture nous indiquent que la répartition spatiale des composes intermétalliques gouverne la propagation de la fissure. Les trois modèles proposes, tenant compte de cette répartition, présentent un degré croissant de sophistication, et offrent des résultats en bon accord avec les données expérimentales.