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ContrainteMPa Partie A – Chapitre 4 : Résultats de la caractérisation du comportement du NiTi 4.1. Introduction Dans ce chapitre sont présentés les résultats des essais de caractérisation du comportement superélastique du NiTi à plusieurs températures et sous différents chargements : simple ou complexe, uniaxial ou biaxial. Les conditions d’essais ont été détaillées dans le chapitre précédent. pastel-00910076, version 1 - 27 Nov 2013 La première partie est consacrée au comportement sous chargement uniaxial en traction et compression. Dans la deuxième partie, sont exposés les résultats des essais de traction (hétérogènes) sur éprouvette Meuwissen. La troisième et dernière partie contient les résultats portant sur le comportement du matériau sous chargement biaxial (traction équibiaxiale et traction compression). L’utilisation systématique de la corrélation d’images permet de suivre l’évolution des champs de déformations et en particulier la localisation de la transformation martensitique. Le dépouillement des essais hétérogènes (biaxiaux et Meuwissen) par corrélation d’images offre une multitude d’informations et la possibilité d’étudier l’influence du trajet de chargement sur le comportement du matériau. 4.2. Essais uniaxiaux en température 4.2.1. Essais de traction avec extensomètre Les essais de traction uniaxiale ont été pilotés en effort à une vitesse de 2000 N/min jusqu’à rupture. Le comportement superélastique du matériau a été caractérisé à trois températures différentes : 50°C, 60°C et 70°C. Les courbes contrainte - déformation longitudinales ) résultant de ces trois essais de traction sont présentées dans la Figure 4-1. 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 T70 T60 T50 0 2 4 6 8 Déformation % Figure ‎4-1 : Courbes du comportement superélastique du NiTi en traction uniaxiale à trois températures 50°C, 60°C et 70°C, dans la direction de laminage. Contrainte - déformation longitudinales, déformation mesurée par extensomètre. Essai piloté à 2000N/min. 86
Partie A – Chapitre 4 : Résultats de la caractérisation du comportement du NiTi Ces courbes montrent que le matériau, austénitique au début du chargement, commence à se transformer à partir d'une contrainte critique pour devenir totalement martensitique à la fin de l'essai. L’essai se poursuit jusqu’à la rupture de l’éprouvette. Ces courbes permettent les observations suivantes : Le module élastique de l’austénite est identique pour les trois températures, Les modules élastiques de l’austénite et de la martensite sont différents, La contrainte de début de transformation augmente avec la température, Pendant la transformation la contrainte évolue pratiquement linéairement avec la déformation (pas de localisation de la transformation martensitique), La longueur du plateau de transformation est identique pour les trois températures. Un minimum de deux températures d'essais sont nécessaires pour caractériser la dépendance du comportement superélastique avec la température. pastel-00910076, version 1 - 27 Nov 2013 4.2.2. Essais de traction avec corrélation d’images Afin d’évaluer plus précisément la transformation martensitique et d’observer de plus près l’évolution de la déformation de transformation dans le cas superélastique, une deuxième série d’essais de traction (cycle de traction charge-décharge) a été réalisée en utilisant cette fois-ci la méthode de mesures de champs de déformations par corrélation d’images. Cette fois les essais ont été pilotés en vitesse de déplacement de traverse, à vitesse constante égale à 0,5 mm/min. Les éprouvettes utilisées pour ces essais de traction ont été découpées suivant deux directions différentes : direction de laminage L (0°) et direction transversale T (90°). Les résultats des essais suivant la direction L sont présentés dans les Figures : 4-2, 4-3 et 4-4 et les résultats dans la direction T sont présentés dans les Figures 4-5 et 4-6. Les déformations correspondent aux déformations moyennes sur une zone d’environ 10 x 30mm 2 , au centre de la partie calibrée de l’éprouvette. La contrainte est calculée par l’intermédiaire de la force du vérin, enregistrée durant l’essai. La contrainte est associée aux déformations moyennes mesurées par corrélation d’images, par l’intermédiaire du paramètre temps. Il est à noter que la synchronisation entre le déclenchement de l’enregistrement des images et celui de la force se fait manuellement. ‣ Essai de traction, charge et décharge, dans la direction L Les courbes (Figure 4-2) montrent les évolutions avec la contrainte appliquée des déformations dans les directions longitudinale et transversale. Le matériau est austénitique au début de l’essai : le module élastique de l’austénite n’est pas sensible à la température. Le changement de pente indique le début de la transformation : la contrainte limite de transformation augmente avec la température. La transformation martensitique n’est pas homogène dans la zone calibrée, comme le montrent les Figures 4-3 et 4-4. Durant la transformation, la contrainte est quasiment constante : un plateau est observé sur la courbe de comportement. 87
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