Caractérisation et lois de comportement avec COMSOL Multiphysics®

Mots-clés

Mécanique des solides, plasticité, viscoplasticité, écrouissage cinématique, thermique, soudage, caractérisation
 

Contexte / Objectif

Afin de prévenir la formation de fissures au sein des assemblages soudés, la connaissance des contraintes résiduelles après soudage est essentielle. La modélisation du procédé permet de répondre à cette problématique mais nécessite, au préalable, une caractérisation précise du matériau d’étude.

  • Caractérisation thermomécanique d’un matériau (TA6V) sur une large gamme de température (de 20°C à 1000°C) et pour différentes vitesses de déformation
  • Développement d’un modèle adaptable à une problématique industrielle (soudage)

 

Réalisations de SIMTEC / Résultats

Le séquentiel des actions réalisées par SIMTEC pour caractériser ce matériau est retracé ici :

  • Phase de bibliographie pour déterminer les spécificités du comportement du matériau (type de plasticité, nature de l’écrouissage etc.)
  • Développement sous COMSOL Multiphysics® d’un modèle de viscoplasticité avec écrouissage cinématique non-linéaire de type LEMAITRE et CHABOCHE [LEMAITRE09]
  • Expériences numériques de traction/compression et de relaxation dans les conditions d’essais expérimentaux [ROBERT07] :
Déformation plastique cumulée Déplacement mécanique plaque soudée bridée

 

  • Validation numérique du modèle et optimisation des différents coefficients constituant la loi de comportement
  • Comparaison avec l’expérience [ROBERT07]

Deux exemples de résultats obtenus pour 2 températures d’essai (500°C et 800°C) sont illustrés ci-dessous (contrainte vs déformation) pour une vitesse de déformation fixée à  :



Chaque configuration expérimentale a été traitée et comparée avec les résultats numériques, permettant la validation du modèle. Le client dispose désormais d’une modélisation du comportement du matériau sous sollicitations thermomécaniques. Ce dernier peut être implémenté dans un modèle plus global du procédé, appliqué aux conditions opératoires industrielles et permettant de déterminer les niveaux de contraintes résiduelles après soudage (voir Modélisation thermo-métallo-mécanique du soudage laser impulsionnel).

 

Références:

[LEMAITRE09] Mécanique des matériaux solides, J.Lemaitre, J.-L. Chaboche et al., 3ème édition, 2009

[ROBERT07]  Simulation numérique du soudage du TA6V par laser YAG impulsionnel : caractérisation expérimentale et modélisation des aspects thermomécanique associées à ce procédé, Yannick Robert, Thèse, Ecole des mines de Paris, 2007