Étude et modélisation du comportement super-élastique cyclique des Alliages à Mémoire de Forme

Étude et modélisation du comportement super-élastique cyclique des Alliages à Mémoire de Forme

Dans ce chapitre, nous allons tout d’abord présenter le matériau étudié, les conditions puis les résultats des essais de traction réalisés. Ensuite, nous expliciterons les équations du modèle développé pour modéliser le comportement sous chargement cyclique observé lors des essais. Puis nous identifierons les paramètres du modèle à l’aide des résultats de certains des essais réalisés. Finalement nous validerons le comportement du modèle en comparant les résultats de simulations aux autres résultats expérimentaux ainsi qu’à des résultats donnés dans la littérature.Le matériau étudié lors des essais est un Alliage à Mémoire de Forme polycristallin composé de cuivre, d’aluminium et de béryllium que l’on notera Cu-Al-Be1. Il est fourni par la société Nimesis avec une composition en pourcentages atomiques de : Cu 87 %, Al 11 % et Be 2 %. Il est livré sous forme de fils de diamètre 1,4 mm. Toutes les éprouvettes ont subi le traitement thermique suivant :avons réalisé une attaque chimique à l’aide d’acide nitrique (concentration de 4 %) pendant quelques secondes. Les observations au microscope optique ont permis de déterminer la taille moyenne des grains qui est d’environ 400 µm (figure 2.1).

Après traitement thermique, les températures caractéristiques de transformation ont été déterminées grâce à des mesures de résistivité. La figure 2.2 montre l’évolution de la résistivité au cours d’un cycle thermique à contrainte nulle. Les températures M 0 f sont résumées dans le tableau 2.1. L’alliage est donc purement austénitiqueà température ambiante et peut donc présenter un comportement super-élastique sousDans cette partie, nous allons indiquer les conditions utilisées pour réaliser les essais de traction. Ils ont été effectués sur une machine de traction életro-mécanique Zwick modèle 2050, à température ambiante (approximativement 20 ℃). Nous verrons la méthode de pilotage des essais, les moyens de mesure d’effort et de déformation utilisés, ainsi que les mesures de résistivité qui ont été réalisées.ε ‘ 10−4 s−1) pour éviter l’auto-échauffement du matériau. Afin de le vérifier, nous avons mesuré la température au cours d’un essai de traction cyclique à 4 % d’amplitude de déformation en utilisant un thermocouple. La figure 2.4 montre que la variation de la température moyenne sur un cycle reste très faible avec une augmentation d’environ 0,15 ℃ au cours de l’essais. On peut donc considérer que les essais ont été réalisés dans des conditions isothermes.Les essais cycliques sont réalisés avec un chargement variant entre une déforma- tion maximale (appelée abusivement amplitude de déformation du chargement) et une contrainte nulle lors de la décharge.

Dans cette partie, seront présentés tous les résultats des essais sur fils qui ont été réali- sés. Tout d’abord des essais de traction cyclique à amplitude de chargement constante ont été effectués. Ils permettront d’identifier par la suite les paramètres du modèle. Un essai de traction qui permet de vérifier l’effet point mémoire a été réalisé afin de bien appréhender le phénomène. Puis nous présenterons les résultats des essais de traction cyclique à am- plitude de chargement variable, qui permettront de valider le comportement du modèle. Enfin nous montrerons le résultat d’un flash thermique appliqué aux éprouvettes à la fin des essais de traction cyclique. Ce dernier essai nous permettra de déterminer l’origine de la déformation résiduelle observée à la fin des essais.Lors d’un essai de traction simple charge-décharge (figure 2.9), on observe bien la charge élastique à partir du point O suivi, lorsqu’une contrainte limite est atteinte au point A, d’une transformation entraînant un mécanisme de déformation supplémentaire. Lors de la décharge à partir du point B, la décharge élastique n’existe pas ou est très faible et la transformation inverse se produit quasiment immédiatement. La pente observée à la fin de la décharge au point C est légèrement plus faible que la pente élastique observée entre les points O et A. On peut donc penser que la transformation inverse n’est alors pas encore terminée. Ce qui expliquerait la présence de la déformation résiduelle.