Dialogue essais-simulation et identification de lois de comportement ...

Partie A - Chapitre 1 : Superélasticité des alliages à mémoire de forme
1.4. Superélasticité et effet mémoire
‣ Superélasticité
L’effet superélastique ou pseudoélastique se produit à une température constante supérieure à
la température où le matériau est initialement à l’état austénitique. La transformation
martensitique est déclenchée par l’application d’une contrainte qui, favorisant la formation de
variantes bien orientées, se traduit par l’apparition de la martensite orientée .
La Figure 1-8 montre le résultat d’un essai de traction superélastique sur une feuille mince en
alliage de NiTi, réalisé par Kim et Daly (Kim et Daly 2011) avec une vitesse de déformation
imposée de 10 -4 s -1 . L’éprouvette utilisée est une éprouvette haltère d’épaisseur ,
de largeur et de longueur utile . Les températures caractéristiques
de la transformation déterminées à partir d'un essai de DSC sont :
pastel-00910076, version 1 - 27 Nov 2013
, , et .
Les champs de déformation ont été calculés par corrélation d’images. La Figure 1-9 permet de
mettre en correspondance comportement et transformation de phase : les points de début et de
fin de transformation directe et inverse sont aussi reportés sur la courbe contraintedéformation.
L’échantillon est austénitique au début de l’essai : de l’état initial point A
jusqu’au point B la réponse du matériau correspond à l’élasticité de l’austénite (Figures 1-8 et
1-9). À partir du point B une bande de martensite apparaît sur la partie supérieure de
l’échantillon indiquant le début de la transformation de l’austénite en martensite orientée.
Entre B et C la transformation se poursuit : élargissement progressive de la bande de
martensite jusqu’à transformation complète de l’échantillon. Entre C et D l’échantillon est
totalement martensitique, la déformation est homogène sur la surface observée, la réponse du
matériau correspond à l’élasticité de la martensite. Lors de la décharge, le matériau présente
un profil semblable : entre D et E le matériau est martensitique, la déformation homogène et
le comportement élastique. En E la transformation inverse commence, elle se produit
accompagnée de l’apparition des bandes et se poursuit jusqu’en F où le matériau est
complètement en phase austénitique. Entre F et A une décharge élastique de l’austénite est
observée. Enfin, en A, la contrainte est complètement relâchée, la martensite a complètement
disparu et l’alliage retrouve sa forme initiale, sans aucune déformation ni martensite
résiduelles (Figures 1-8).
L’utilisation de la caméra IR (Figure 1-8) met en évidence le caractère exothermique
(endothermique) de la transformation martensitique directe (inverse). Les champs de
température montrent que, durant la transformation directe, l’apparition de la bande de
martensite est accompagnée d’un auto-échauffement local. La chaleur produite se diffuse en
même temps que la bande se propage. L’augmentation de la chaleur locale est d’environ
1,6°C par rapport à la température moyenne de l’échantillon. De même, au moment de la
décharge (transformation inverse) une absorption de la chaleur, correspondant à une baisse de
température d’environ 1°C par rapport à la température moyenne, est observée.
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