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Modélisation du comportement micromécanique des alliages de titane en dwell-fatigue par la méthode des automates cellulaires

Hamid Pourian, Meysam (2014). Modélisation du comportement micromécanique des alliages de titane en dwell-fatigue par la méthode des automates cellulaires. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans cette étude, des modèles mathématiques basés sur la méthode des automates cellulaires (AC) sont développés afin de modéliser le comportement des microstructures de titane en élasticité, élastoplasticité et en dwell fatigue. Au sein de ces AC, il sera possible d’identifier les cellules qui, selon des critères d’endommagement définis, peuvent être favorables à l’amorçage de fissures. Les résultats du modèle AC en élasticité et en élastoplasticité sont comparés avec un modèle d’éléments finis (ÉF) décrivant des agrégats polycristallins dans le but de valider les modèles des AC. Des simulations en fatigue/fluage sont également faites et les résultats du modèle AC sont comparés avec des observations expérimentales. Les distributions de contraintes et de déformations locales, l’effet d’entraînement du voisinage, les contraintes résiduelles et le comportement des cellules critiques sont étudiés et discutés. À la fin de l’étude, la méthode des AC est validée comme un moyen intéressant pour étudier le comportement microstructural des matériaux. Grâce à sa simplicité, cette méthode peut modéliser et permettre d’étudier des comportements très complexes et cela pour un grand nombre de cycles.

Résumé traduit

In this study, mathematical models based on the cellular automata (CA) method are developed to simulate the behavior of titanium alloys’ microstructures under elastic, elastoplastic and dwell-fatigue loading. Within the CA model it is possible to identify cells that, according to defined damage criteria, can be favorable for crack initiation. The results of the CA model in elasticity and elastoplasticity are compared with a finite element (FE) model of polycrystalline aggregates in order to validate the CA model. Simulations of fatigue/creep are also done and the CA model results are compared with experimental observations. Local stress/strain distributions, the neighboring grains effects, residual stresses and the behavior of critical cells are studied and discussed. At the end of this work, the CA is proven to be an interesting method to study the micromechanical behavior of materials. Because of its simplicity this method can simulate and study complex behaviors for high number of cycles.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Rapport de thèse présenté à l'École de technolologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliographie : pages 229-136.
Mots-clés libres: Titane Alliages Fatigue. Titane Alliages Propriétés élastiques. Élastoplasticité. Atomates cellulaires Modèles mathématiques. Méthode des éléments finis. microstructure, dwell-fatigue, inclusion d’Eshelby
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Bocher, Philippe
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Bridier, Florent
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 26 mars 2014 20:48
Dernière modification: 14 mars 2017 00:39
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1275

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