Dialogue essais-simulation et identification de lois de comportement ...
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Partie B – Chapitre 5 : Modélisation du comportement des alliages à mémoire de forme pastel-00910076, version 1 - 27 Nov 2013 Figure 5-1 : Comparaison des réponses à un chargement imposé en contrainte de trois matériaux : élastique, élastoplastique et superélastique. a) Chargement biaxial imposé, représenté dans le plan contrainte axiale, contrainte de cisaillement, en forme de carré. b) Evolution des déformations axiales et de cisaillement pour le matériau superélastique. c) Evolution des déformations inélastiques en fonction du temps, dans le matériau superélastique. d) Réponse en déformation des trois matériaux : lois de comportement élastique, élastoplastique et type AMF (Panico et Brinson 2007). 5.3. Modèle de Thiebaud et Lexcellent 2007 Le modèle de Thiebaud et Lexcellent est un modèle phénoménologique basé sur les travaux de Raniecki et Lexcellent (Raniecki et Lexcellent 1998), et qui a été adapté pour les chargements multiaxiaux. Il a été implémenté dans le code de calculs COMSOL pour assurer le couplage thermomécanique en 3D. Il tient compte de la transformation de la martensite orientée ainsi que de la dissymétrie traction-compression. 5.3.1. Hypothèses et formulation du modèle de Thiebaud et Lexcellent Décomposition de la déformation totale, définition de la déformation de transformation Deux phases sont considérées dans ce modèle : l’austénite induite par contrainte . et la martensite orientée 122
Partie B – Chapitre 5 : Modélisation du comportement des alliages à mémoire de forme La déformation totale est décomposée en trois déformations : élastique , thermique et de transformation . Potentiel et forces thermodynamiques Le modèle est basé sur l’expression de l’énergie libre de Helmholtz : (5.3) désigne le tenseur identité, est la fraction volumique de martensite, est l’énergie interne de chaque phase , pastel-00910076, version 1 - 27 Nov 2013 est l’entropie de chaque phase , est la masse volumique du matériau, est la chaleur spécifique, est le tenseur des rigidités élastiques supposé identique dans toutes les phases du matériau, est la température actuelle, supposée uniforme dans le matériau, est la température d’équilibre de la transformation, est le coefficient de dilatation thermique du matériau, représente l’énergie de configuration associée à la microstructure, est une fonction des variables internes appelées formation de la phase martensitique, et qui sont associées à la est la force motrice thermodynamique associée à la transformation de phase dans l’état libre de contrainte. Dans cette expression, et sont les variations de l’énergie interne et de l’entropie : (5.4) Le concept d’arrangement optimal interne défini par Raniecki et Lexcellent (Raniecki et Lexcellent 1998) établit que l’ensemble des variables internes minimise la fonction de l’énergie libre de Helmholtz. La fonction peut être dérivée d’une fonction positivement homogène notée . Cette description permet de prendre en compte la dissymétrie traction-compression observée dans les AMF. 123
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Partie B – Chapitre 5 : Modélisation du <strong>comportement</strong> <strong>de</strong>s alliages à mémoire <strong>de</strong> forme<br />
La déformation totale est décomposée en trois déformations : élastique , thermique<br />
<strong>et</strong> <strong>de</strong> transformation .<br />
Potentiel <strong>et</strong> forces thermodynamiques<br />
Le modèle est basé sur l’expression <strong>de</strong> l’énergie libre <strong>de</strong> Helmholtz :<br />
(5.3)<br />
désigne le tenseur i<strong>de</strong>ntité,<br />
est la fraction volumique <strong>de</strong> martensite,<br />
est l’énergie interne <strong>de</strong> chaque phase ,<br />
pastel-00910076, version 1 - 27 Nov 2013<br />
est l’entropie <strong>de</strong> chaque phase ,<br />
est la masse volumique du matériau,<br />
est la chaleur spécifique,<br />
est le tenseur <strong>de</strong>s rigidités élastiques supposé i<strong>de</strong>ntique dans toutes les phases du matériau,<br />
est la température actuelle, supposée uniforme dans le matériau,<br />
est la température d’équilibre <strong>de</strong> la transformation,<br />
est le coefficient <strong>de</strong> dilatation thermique du matériau,<br />
représente l’énergie <strong>de</strong> configuration associée à la microstructure,<br />
est une fonction <strong>de</strong>s variables internes appelées<br />
formation <strong>de</strong> la phase martensitique,<br />
<strong>et</strong> qui sont associées à la<br />
est la force motrice thermodynamique associée à la transformation <strong>de</strong><br />
phase dans l’état libre <strong>de</strong> contrainte. Dans c<strong>et</strong>te expression, <strong>et</strong> sont les variations <strong>de</strong><br />
l’énergie interne <strong>et</strong> <strong>de</strong> l’entropie :<br />
(5.4)<br />
Le concept d’arrangement optimal interne défini par Raniecki <strong>et</strong> Lexcellent (Raniecki <strong>et</strong><br />
Lexcellent 1998) établit que l’ensemble <strong>de</strong>s variables internes minimise la fonction <strong>de</strong><br />
l’énergie libre <strong>de</strong> Helmholtz. La fonction peut être dérivée d’une fonction positivement<br />
homogène notée . C<strong>et</strong>te <strong>de</strong>scription perm<strong>et</strong> <strong>de</strong> prendre en compte la dissymétrie<br />
traction-compression observée dans les AMF.<br />
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