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Étude et modélisation du comportement d’effet mémoire assisté cyclique des Alliages à Mémoire de Forme
Dans ce chapitre, nous présenterons une seconde version du modèle permettant de si- muler correctement à la fois le comportement super-élastique et le comportement thermo- mécanique des Alliages à Mémoire de Forme. Le modèle développé se base sur le modèle précédent auquel sont apportées quelques modifications. Afin de garder ce chapitre indé- pendant du précédent, les informations nécessaires seront reprises dans cette partie mais de façon plus succincte.Nous présenterons d’abord le matériau utilisé, les conditions et les résultats des essais super-élastiques et thermo-mécaniques réalisés sur un Alliage à Mémoire de Forme. En- suite, nous expliciterons les équations de la nouvelle version du modèle développé pour simuler le comportement cyclique observé lors des essais. Finalement nous identifierons les paramètres du modèle à l’aide des résultats de certains des essais réalisés et validerons le comportement du modèle grâce aux autres résultats d’essais ainsi qu’à des résultats d’essais disponibles dans la littérature.Le matériau utilisé dans ce chapitre est quasiment identique à celui utilisé dans la partie 2.1 pour les essais de super-élasticité, mais présente des températures de transfor- mation différentes. Il sera donc noté Cu-Al-Be2. Pour rappel, c’est un Alliage à Mémoire de Forme polycristallin composé de cuivre, d’aluminium et de béryllium. Il est fourni par la société Nimesis avec une composition en pourcentages atomiques de : Cu 87 %, Al 11 % et Be 2 %. Le diamètre des fils utilisés pour les essais de ce chapitre est de 0,8 mm.Nous avons changé d’alliage pour des raisons techniques : afin de réaliser des essais d’effet mémoire assisté il faut refroidir le matériau depuis sa phase austénitique jusqu’à sa phase martensitique. Or le Cu-Al-Be1 étant austénitique à température ambiante, il faut le refroidir à très basse température pour atteindre le domaine martensitique. L’enceinte thermique dont nous disposons ne le permettant pas facilement, nous avons donc utilisé un autre alliage qui est martensitique à température ambiante et austénitique après chauffage. La figure 3.1 montre l’évolution de la résistivité au cours d’un cycle thermique sans contrainte et le tableau 3.1 les températures caractéristiques qui sont mesurées et com- parées à celles de l’alliage utilisé dans le chapitre précédent. La taille des grains pour cetalliage est d’environ 100 µm dans la section et 200 µm dans le sens du fil.
Démarche expérimentale
Les essais d’effet mémoire assisté ont été réalisés sur la même machine de traction que pour les essais de super-élasticité. Nous avons utilisé une enceinte thermique pour piloter la température des essais (figure 3.2). Elle permet d’imposer une température allant de -80 ℃ à 200 ℃.Le pilotage de la température de l’enceinte thermique se fait grâce à un contrô- leur Eurotherm (figure 3.3). Il est utilisé pour imposer une rampe de température de ±2,5 ℃min−1. Cette vitesse de chauffage/refroidissement est volontairement lente pourL’effort appliqué est mesuré à l’aide d’une cellule d’effort plus faible que lors des essais de super-élasticité (figure 3.4). Elle n’accepte qu’une charge maximale de 500 N mais permet de maintenir un effort constant de manière plus précise lors des essais d’effet mémoire assisté.Dans cette partie, seront présentés tous les résultats des essais de traction qui ont été réalisés. Tout d’abord des essais de traction cyclique à amplitude de chargement constante ont été réalisés. Ils permettront d’identifier par la suite les paramètres du modèle. Un essai de traction permettant 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 amplitude de chargement variable, qui permettront de valider le comportement du modèle.
Lors d’un essai de traction simple charge-décharge (figure 3.5), on observe bien la charge élastique à partir du point O suivie, lorsqu’une contrainte limite est atteinte au point A, d’une transformation entraînant une 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.
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