Caractérisation et modélisation du comportement dynamique des verres métalliques

Overview & Synopsis

Depuis leur découverte dans les années 1960, les verres métalliques ont suscité un intérêt grandissant pour leurs propriétés mécaniques exceptionnelles telles que leur résistance mécanique, leur dureté et une grande déformation élastique. Parmi les différents systèmes amorphisables existants, ceux à base zirconium ont fait l’objet de nombreux développements allant jusqu’à l’exploitation industrielle. Les phénomènes de déformation et de changements structuraux qui se produisent au sein des verres métalliques ne sont pas encore complètement compris. Pour des applications futures (transports, défense…), il est nécessaire d'appréhender et de comprendre les mécanismes de déformation et de rupture de ces matériaux soumis à différents types de chargements.Le travail présenté dans ce manuscrit vise à étudier le comportement hétérogène de ces matériaux dans une large gamme de sollicitations. Une approche expérimentale, basée sur des essais aux barres d’Hopkinson dans différentes configurations et des caractérisations DRX, DSC et MEB des éprouvettes avant et après essais, a été mise en place. Elle a permis d’identifier les mécanismes physiques en jeu dans la réponse mécanique en régime dynamique de ces matériaux, à l’état amorphe, pur et partiellement cristallisé.Le phénomène de localisation qui se produit dans les verres métalliques a été étudié par une modélisation par éléments finis. Une formulation élastoviscoplastique en multiaxial, basée sur la théorie des volumes libres, a été proposée dans ce travail pour modéliser les processus d'initiation des bandes de cisaillement qui contribuent à la plasticité macroscopique. Les trois phénomènes (diffusion, création du fait de la déformation et relaxation structurale) susceptibles de modifier la concentration locale de volume libre ont été analysés.