Sollicitations complexes et suivi de la transformation de phase

Plusieurs études uniaxiales ont été réalisées sur des aciers iTRIP [20,33,50,53,58]. Pour des raisons de simplification, ces essais de traction sont utilisés afin de déterminer les paramètres nécessaires à l’alimentation de modèles numériques. Ils servent aussi à valider les résultats de ceux-ci [50]. Toutefois, la complexité des chargements thermomécaniques auxquels les pièces mécaniques à base d’aciers austénitiques métastables sont réellement soumises nécessite l’établissement de modèles multiaxiaux qui sont alimentés et vérifiés par des résultats d’essais multiaxiaux qui restent insuffisants. Ainsi, cette étude fournit davantage de résultats multiaxiaux. Plusieurs montages expérimentaux permettent la réalisation d’essais mécaniques multiaxiaux. Ce type d’essais peut être réalisé avec des éprouvettes plates. L’état de contrainte multiaxial par exemple en traction-cisaillement peut être généré avec un chargement uniaxial par le montage Arcan [4]. Par ailleurs, les éprouvettes avec des formes cruciformes permettent aussi de créer un état de contrainte multiaxial [91].Nous exposons, dans cette section, une technique expérimentale originale permettant de caractériser les propriétés multiaxiales et la cinétique de transformation de phase de ce matériau. Ainsi, nous présentons notre montage d’essai ainsi que la géométrie de nos éprouvettes à base de l’acier iTRIP 304L pour réaliser des chargements multiaxiaux. Par ailleurs, la technique de dosage de phase utilisée sera présentée. Pour finir avec une présentation des essais et des résultats obtenus.

Moyens d’essai

Dans cette partie, une présentation du matériel d’essai, du matériau et de l’éprouvette d’essai sera faite. Nous allons faire particulièrement le point sur le montage d’essai que nous avons conçu spécialement pour mener les essais multiaxiaux de ce travail. L’acier 304L est le plus commun des aciers inoxydables. Cet acier austénitique métastable a une structure cristallographique cubique à faces centrées qui lui confère une extrême ductilité et par conséquent une ténacité importante [59]. Il a une grande Pour réaliser nos essais multiaxiaux, nous avons besoin d’éprouvettes tubulaires à base d’acier inoxydable austénitique métastable 304L, ayant une géométrie adaptée à ce type d’essais. Ainsi, nous avons conçu et réalisé des éprouvettes permettant d’effectuer des essais mécaniques multiaxiaux, de traction-compression-torsion couplés avec un suivi de la transformation de phase. La forme des éprouvettes a été sélectionnée en fonction des dimensions des barreaux ronds d’origine dont nous disposions, du type d’essais à réaliser et des contraintes dimensionnelles du montage d’essai. Ces éprouvettes ont été dimensionnées au flambage afin de pouvoir réaliser des essais de compression sans que les éprouvettes ne flambent.

En effet, nous disposions de barreaux d’acier inoxydable austénitique 304L qui ont 120 mm de longueur et 20 mm de diamètre. Ce type de barreaux ainsi que la nature des essais multiaxiaux à réaliser imposent le choix d’une forme d’éprouvette tubulaire mince permettant d’avoir un champ de contrainte homogène dans la section utile de l’éprouvette. Dans la littérature, plusieurs modèles d’éprouvettes tubulaires ont été utilisés. Grabe et al. ont utilisé une éprouvette tubulaire en NiTi pour des essais multiaxiaux [48] (Figure 2.17(a)). Michel Coret a utilisé l’éprouvette du LMT (Figure 2.17(c)) [31]. Karine Taillard a réalisé des essais multiaxiaux sur une éprouvette tubulaire en CuAlBe [94] (Figure 2.17(b)). Notre modèle d’éprouvette a une section constante le long de la partie utile. Les dimensions de cette section doivent être suffisamment grandes, relativement aux dimen- sions de la microstructure (taille de grain en particulier) afin de réduire la dispersion des résultats des essais [34]. Par ailleurs, la forme des têtes des éprouvettes plus large avec une surface plus grande a pour but de réduire la contrainte dans cette zone. Ainsi, elles subissent moins de contraintes puisque cette dernière est le rapport entre l’effort et la surface [28]. Des congés de raccordement sont placés entre les têtes d’amarrage et la partie utile de l’éprouvette afin d’éviter les ruptures à ce niveau sous l’effet d’une forte concentration de contraintes.