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Simulation de la forge d'alliage biphasé par la méthode des automates cellulaires

Bastajib, Redouane (2006). Simulation de la forge d'alliage biphasé par la méthode des automates cellulaires. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans le but de comprendre les phénomènes qui se produisent au cours de la forge des alliages biphasés, un modèle mathématique, basé sur la méthode des automates cellulaires (AC) et utilisant la mécanique d'inclusion d'Eshlby, a été réalisé.

Dans le cadre de ce travail le matériau étudié est l'alliage de titane IMI 834. Il est du type quasi-α, c'est-à-dire qu'il est biphasé avec une proportion de phase β très faible. Sa microstructure est bimodale (α équiaxe et α lamellaire). Cet alliage combine de bonnes propriétés en fluage et en fatigue à des températures relativement hautes mais souffre de défauts en fatigue à froid lorsqu'une période de maintien de charge est appliquée.

Dans un premier temps, des donnés expérimentales de compression à chaud dans le domaine β pur et dans le domaine α + β de l'alliage de titane IMI 834 ont été analysées dans le but de trouver les lois de comportement des deux phases, un modèle viscoplastique a été utilisé. Par la suite, les résultats numériques obtenus par les modèles d'AC ont permis de mieux comprendre le comportement local de l'alliage biphasé.

Des calculs par élément fini (EF) ont dû être développés pour remédier à certaines lacunes des AC en introduisant des facteurs correctifs. Cette approche permet de prendre en compte la morphologie des phases en présence.

Il s'avère que le modèle des AC a une bonne capacité à donner des informations précises sur les propriétés mécanique locale et globales des alliages de titane biphasés. Le modèle proposé ici, contrairement aux modèles déjà existants s'intéressent au comportement moyen du matériau tout en permettant de donner autant des détails sur les cas particuliers statistiquement peu probables. Cet avantage nous permet d'avancer des solutions pour une éventuelle amélioration des procédés de forgeage.

Titre traduit

Simulation of two-phase alloy forging by the cellular automata method

Résumé anglais

To understand the phenomena which occur during the forging of two-phase alloys, mathematical models, based on the Eshlby theory and using the cellular automata method (CA), were conceived.

The material studied in this project is a titanium alloy, mainly used in high pressure parts of axial compressors for advanced gas turbine engines. It is quasi a ,i.e., two-phase with a very small proportion of B phase has a bimodal structure ( equiaxed and lamellar a ), this alloy combines good properties in creep and fatigue in high temperatures.

Initially, experimental data of hot compression were exploited in the pure B field and a + B field of titanium alloy IMI 834. To highlight hot deformation behaviour using viscoplastic law, numerical results obtained by CA model were presented.

Calculations by finite element (FE) were proposed to cure certain CA gaps of Eshelby approach by introducing corrective factors. This approach will end up taking into consideration the morphology of the involved phases.

Thus, it proves that the cellular automata method has a good capacity for predicting the mechanical behaviour of two-phase material. These CA show the influence of the forging conditions on the local and global mechanical characteristics of the involved microstructures.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [119]-121. Chap. 1. Introduction à la problématique -- Chap. 2. Généralité sur les alliages de titane -- Chap. 3. Étude bibliographique -- Chap. 4. Modèle mathématique -- Chap. 5. Analyse et exploitation des essais expérimentaux -- Chap. 6. Étude des résultats obtenus par automates cellulaires -- Chap. 7. Étude par éléments finis.
Mots-clés libres: Alliage, Automate, Biphase, Cellulaire, Element, Essai, Fini, Forge, Imi, Mathematique, Methode, Modele, Simulation, Titane
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Bocher, Philippe
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 22 févr. 2011 20:20
Dernière modification: 02 nov. 2016 23:17
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/516

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