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

Partie A – Chapitre 2 : Caractérisation du comportement sous chargement biaxial
2.3. Comportement superélastique des AMF sous chargement
multiaxial
En ce qui concerne plus spécifiquement les AMF, plusieurs types d’essais multiaxiaux sont
répertoriés dans la littérature. Les résultats les plus nombreux ont été obtenus sur des
éprouvettes tubulaires : des essais de traction-pression hydrostatique (Gall et al. 1998), de
traction-torsion (Rogueda et al. 1996, Sun et Li 2002, Wang et al. 2007, Taillard et al. 2008,
Wang et al. 2010), de traction/compression-torsion-pression interne (Bouvet 2001, Lexcellent
et al. 2002, Taillard et al. 2008). Dans les mêmes articles, les résultats ont été complétés par
des essais de bi-compression sur cubes (Bouvet 2001, Lexcellent et al. 2002, Taillard et al.
2008). Les essais mécaniques sur tôles planes sont plus rares : les résultats d’essais de traction
équibiaxiale par gonflement hydraulique (Grolleau et al. 2011 et 2009) et d’essais de traction
équibiaxiale sur éprouvette cruciforme (Terriault et al. 2003) ont été publiés.
pastel-00910076, version 1 - 27 Nov 2013
2.3.1. Essais de traction-torsion
Sun et Li (Sun et Li 2002) ont étudié un alliage polycristallin de NiTi fourni par la société
Shape Memory Application, Inc., (USA). Des éprouvettes en forme de micro-tubes de deux
tailles différentes ont été utilisées (diamètre extérieur respectivement de 1,12 mm et de 1,5
mm, avec un rapport de 10% entre l’épaisseur et le diamètre). Les températures
caractéristiques de la transformation ont été déterminées par DSC, elles sont présentées avec
la composition du matériau dans le Tableau 2-1.
Tableau ‎2-1 : Compositions et températures de transformation des tubes de NiTi utilisés par
Sun et Li (Sun et Li 2002).
Des essais de traction, de torsion et de traction-torsion combinées pilotés en déplacement, ont
été réalisés à température ambiante (23°C) sur une machine équipée d’un dispositif de
chargement conçu spécialement pour la torsion et d’une cellule de force de 1kN.
L’allongement du tube est mesuré par un extensomètre placé entre les mors. L’angle de
rotation mesuré est utilisé pour le calcul de la déformation moyenne de cisaillement.
La Figure 2-16 montre la courbe contrainte-déformation d’un essai de traction sur un des
tubes. La transformation n'est pas homogène : la zone transformée a la forme d'une spirale
(Figure 2-16-b) ayant un angle d'environ 61° par rapport à l’axe de chargement. Une chute de
contrainte au début de la transformation est observée, puis la contrainte reste pratiquement
constante durant toute la transformation. La Figure 2-17 montre la morphologie de la surface
du tube observée en microscopie optique à différents stades de chargement. La bande de
martensite s’élargit et se propage progressivement sur toute la longueur de l’éprouvette.
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