Le but principal de cette étude est la construction d'un modèle de comportement pour décrire l'écoulement viscoplastique des matériaux métalliques à structure cubique centrée dans le domaine de l'activation thermique. Le modèle proposé est développé à partir d'une approche semi-empirique basée sur les mécanismes micro-physiques de déformation. L'essentiel de cette modélisation consiste en une reformulation des équations d'évolution de la microstructure en tenant compte d'une nouvelle approche théorique, les variables microstructurales étant la densité de dislocations mobiles et la densité de dislocations immobiles. Les résultats de cette étude sont appliqués pour analyser les effets de la vitesse de déformation sur le comportement d'un acier industriel codifié par le signe IFR-340 sous des conditions de chargement à grande vitesse de déformation. Les paramètres du modèle sont identifiés pour cet acier à partir de résultats d'essais réalisés en traction uniaxiale dans une large gamme de vitesse. Les prévisions théoriques du modèle permettent d'interpréter certains aspects de l'écoulement plastique des matériaux métalliques à structure cubique centrée à partir de l'évolution de la microstructure. Par la suite, le modèle développé est implanté dans la version explicite du code de calcul ABAQUS. Cette implantation à permis l'utilisation de ce modèle pour analyser la réponse thermomécanique d'une tôle d'acier soumise à un chargement en traction dynamique. La comparaison entre les prévisions du modèle développé dans ce travail et celles du modèle de Johnson-Cook montre clairement l'intérêt des avantages apportés par l'utilisation des modèles basés sur l'évolution de la microstructure

Ce travail décrit le comportement d'un métal de réseau cubique centre : le fer armco 0.02%c. A l'aide de nombreux résultats expérimentaux. la première partie de cette thèse est consacrée a une étude bibliographique dont laquelle la sensibilité du comportement des métaux cc a la vitesse de déformation, à la température est mis en évidence, l'indication de la possibilité de l'apparition des macles pour les grandes vitesses de déformation, l'existence pour les métaux cc des limites d'élasticité inférieure et supérieure et ensuite les éléments de la théorie de dislocation. La deuxième partie présente des techniques expérimentaux utilisées et les relations de dépouillement des résultats. La troisième partie est consacrée a la représentation des résultats et leur analyse. Plusieurs constations expérimentaux dans cette thèse : des limites d'élasticité qui augmente avec la vitesse de déformation, les différences de sensibilité à la vitesse selon le type de chargement et l'effet de la vieillissement sur le pics d'élasticité. Enfin, l'introduction d'un modèle base sur l'activation thermique qui fait introduire les notions de la contrainte interne et effective régissant l'écoulement plastique dont l'évolution est liée a l'énergie d'activation.

On a étudié le comportement plastique des aciers doux dans le domaine du vieillissement dynamique. Pour cela, on a effectué des essais de traction sur l'acier XC18 recuit dans une gamme de température allant de 305 k à 776 k avec des vitesses de déformation de 1.10(4) s-1 à 1.85.10(1) s-1. L'analyse des résultats obtenus est faite sur la base d'un modèle de multiplication des dislocations. Le principal élément de la modélisation est l'introduction du mécanisme d'accumulation des dislocations dans le domaine du vieillissement dynamique. L'originalité de l'approche proposée concerne la prise en compte du vieillissement dynamique par l'addition d'un terme au coefficient de multiplication des dislocations. Le modèle de la diffusion statique a été corrigé pour des situations dynamiques. Le modèle vérifié numériquement prévoit correctement le maximum dû au vieillissement dynamique des courbes contrainte-température et met en évidence l'influence de la vitesse de déformation

LA MODELISATION NUMERIQUE DE L'EMBOUTISSAGE AUTOMOBILE SUSCITE ACTUELLEMENT BEAUCOUP DE TRAVAUX EN RECHERCHE A CAUSE DE SON IMPACT POTENTIEL SUR LES METHODES DE CONCEPTION DE PIECES DE CARROSSERIE AUTOMOBILE. PEU D'ATTENTION A ETE ACCORDEE JUSQU'A PRESENT AU NIVEAU DE PRECISION DE L'IDENTIFICATION DU COMPORTEMENT PLASTIQUE ET DE LA RUPTURE QUI SONT NECESSAIRES POUR OBTENIR DES SIMULATIONS NUMERIQUES DE QUALITE, PAR LES METHODES DES ELEMENTS FINIS. CETTE ETUDE A DEUX OBJECTIFS: 1) AMELIORER LA MODELISATION DU COMPORTEMENT PLASTIQUE ANISOTROPE EN TENANT COMPTE NOTAMMENT DE L'INFLUENCE DE LA VITESSE DE DEFORMATION; 2) ETUDIER LES PHENOMENES DE STRICTION OBTENUES EN EMBOUTISSAGE. CONCERNANT LE PREMIER OBJECTIF, UNE LOI D'ECROUISSAGE, EN INTRODUISANT L'EFFET DE LA VITESSE DE DEFORMATION EST ETABLIE, GRACE A DES ESSAIS DE TRACTION. CETTE EXPRESSION QUE L'ON APPELLE KRUPKOWSKI MODIFIE A PERMIS D'AJUSTER LA COURBE DE CONTRAINTE-DEFORMATION PLASTIQUES AVEC UNE BONNE PRECISION. UNE INFLUENCE NON NEGLIGEABLE DE LA VITESSE DE DEFORMATION SUR LA CONTRAINTE D'ECOULEMENT EST EGALEMENT MISE EN EVIDENCE. L'UTILISATION DU CRITERE QUADRATIQUE DE HILL EN ADOPTANT L'HYPOTHESE D'ANISOTROPIE NORMALE ASSOCIEE A UNE LOI D'ECROUISSAGE DE KRUPKOWSKI MODIFIE PERMET DE DECRIRE AVEC UNE BONNE PRECISION LE COMPORTEMENT DES TOLES D'ACIER. LA PRECISION PEUT ETRE AMELIOREE AVEC L'HYPOTHESE D'ANISOTROPIE PLANE. QUANT AU DEUXIEME OBJECTIF, DES STRICTIONS EN EMBOUTISSAGE ISSUES DES ESSAIS DE TRACTION SUR EPROUVETTES LARGES ENTAILLEES ET DES ESSAIS NAKAZIMA SONT OBSERVEES. LA STRICTION LOCALISEE AU CENTRE DE L'EPROUVETTE ENTAILLEE OBTENUE PAR DES ESSAIS DE TRACTION EST DUE A UN MAXIMUM DE LA TRIAXIALITE DE CONTRAINTES. L'ETUDE DE LA STRICTION EFFECTUEE A L'AIDE DES ESSAIS NAKAZIMA SANS LUBRIFICATION, POUR DIFFERENTES VITESSES DU POINCON A MIS EN EVIDENCE L'INFLUENCE DES PARAMETRES RHEOLOGIQUES, PARTICULIEREMENT LA SENSIBILITE A LA VITESSE DE DEFORMATION ET DES PARAMETRES TRIBOLOGIQUES. LA PREVISION DE DEFORMATIONS A STRICTION PROPOSE PAR GHOSH EST APPLIQUEE POUR LES TOLES NUE SPC3C ET REVETUE HPC35. LES RESULTATS ISSUS DES MODELES SONT COMPARES AUX DONNEES EXPERIMENTALES

Dans l’optique de la recherche de la performance des matériaux et de la maitrise des processus industriels de transformation, ce travail a pour objet l’étude expérimentale et la modélisation de l’écoulement des composites thermoplastiques dans les conditions industrielles de mise en forme par injection.La première partie traite de l'étude expérimentale dans les conditions industrielles de mise en forme par injection, du comportement rhéologique et de l’étude de l’écoulement, dans des géométries simples, des composites en polypropylène renforcé de fibres de verre courtes. Dans un premier temps nous avons mis en évidence l'influence des paramètres thermomécaniques de transformation par injection sur la viscosité et l’élasticité des différents matériaux à l’aide d’un rhéomètre en ligne. Ces essais ont montré que la viscosité des composites à l’état fondu évoluait, d’une manière non linéaire, en fonction de la température, le taux de cisaillement et le taux de fibres. Cette partie est complétée par une analyse des pertes de charges dans des conditions non isothermes. Par ailleurs, les résultats des mesures rhéologique, nous ont permis de déterminer une loi de comportement rhéologique thermodépendante du composite à différents taux de fibres. Cette loi nous a servi à la simulation de la phase de remplissage de l’empreinte du moule au cours du cycle de moulage par injection. Dans la seconde partie, nous présentons une étude expérimentale à la fois qualitative et quantitative de la distribution et de l’orientation des fibres au cours des différentes phases du moulage par injection. Nous avons mené une étude expérimentale de la distribution des longueurs des fibres au cours de la phase de plastification. Ces travaux nous ont permis de mettre en évidence l’incidence de certains paramètres de réglage de la presse sur la casse des fibres et situer les endroits critiques de la dégradation des fibres. Ensuite, nous avons réalisé une étude expérimentale approfondie de la distribution et de l'orientation des fibres dans des plaques injectées, en fonction des conditions d'injection, de la composition du matériau composite et de la géométrie de la pièce.Nous avons mis en évidence, la formation dans l’épaisseur de la plaque, d’une structure “coeur-peau” à cinq couches avec une couche centrale orientée transversalement à la direction d’écoulement, de deux couches intermédiaires orientées principalement dans la direction d’écoulement et enfin de deux couches de peau légèrement moins orientées que les couches intermédiaires. Les épaisseurs des ces couches varient en fonction des conditions d’injection (températures, vitesses).La dernière partie traite la simulation numérique de la phase de remplissage du processus de moulage par injection des composites en PP/FV, basé sur une loi de comportement rhéologique déduite de l’expérimentation. Nous nous sommes intéressés particulièrement à la prédiction de l’orientation des fibres de verre courtes dans une plaque rectangulaire injectée, en fonction des conditions d'injection (températures, pressions, et vitesses), de la composition du polymère et de la géométrie de la pièce. D’autre part, Nous avons mis en évidence d’influence des paramètres d’injection sur l’évolution de la pression, la température et la vitesse moyenne d’écoulement dans l’empreinte du moule. Les résultats de la simulation sont comparés aux mesures expérimentales.

Présentation du modèle utilisé, description de la formulation à laquelle il conduit dans le cas de la plasticité à froid des polycristaux métalliques, parallèlement à une autre formulation d'inspiration plus classique, mais d'application plus limitée. On utilise les deux formulations retenues pour présenter un certain nombre de proprietés générales attachées au modèle adopté, ainsi qu'un ensemble de résultats concernant l'écoulement plastique et la formation des textures de déformation de polycristaux cubiques à faces centrées; superiorité du modèle utilisé sur les modèles de taylor ou de kroener. Differentes applications de ce modèle

L'instabilité de la déformation plastique des matériaux est couramment observée lors de processus à grande vitesse. La localisation de la déformation qui en résulte peut provoquer la rupture. Son étude nécessite des lois de comportement adaptées aux grandes déformations et aux grandes vitesses de déformations et aux grandes vitesses de déformation. Nous présentons des modèles d'écrouissage cinématique en grande déformation, basés sur différentes dérivées objectives et pourvus d'effets de mémoire. Puis une approche de l'adoucissement textural des métaux aux grandes vitesses est proposée, où l'on considère que les glissements sur les plans cristallographiques suivent une loi visqueuse. Les conséquences sur l'instabilité de la déformation plastique sont discutées. Les influences des facteurs stabilisants : écrouissage, sensibilité à la vitesse, inertie, conduction thermique, et des facteurs déstabilisants : adoucissement thermique et géométrique, sur la ductilité sont illustrés en traction. L'accent est porté sur les effets d'inertie et les effets thermiques qui peuvent être prépondérants aux grandes vitesses. Les méthodes de linéarisation sont discutées. Des analyses non linéaires sont présentées, qui permettent de décrire l'accroissement dynamique de la ductilité, et son affaiblissement adiabatique. Les résultats sont comparés aux résultats expérimentaux disponibles. On montre que les concepts d'instabilité et de localisation de l'écoulement sont différents, et que la formation des bandes de cisaillement n'est pas en général correctement prédite par le concept d'instabilité, mais par celui de localisation. Une méthode de perturbations relatives est présentée qui prend en compte le caractère instationnaire de la déformation homogène, et permet d'étudier la localisation. Les critères d'instabilité et les critères de localisation fournis par la méthode relative sont comparés; tous sont confrontés aux données expérimentales. L'influence des défauts et de l'adiabaticité de la déformation sur l'instabilité et la localisation sont discutées. On présente des résultats non linéaires relatifs à la formation de bandes de cisaillement dans les matériaux sans écrouissage. Pour des conditions à la limite isothermes, on met en évidence une contrainte critique au-delà de laquelle la déformation plastique est instable. Pour des conditions adiabatiques, une méthode de perturbations non linéaires relative fournit une approximation de la déformation critique de localisation, qui est comparée à la valeur calculée numériquement