Note ABES Caractérisation et identification de propriétés de matériaux métalliques à gradients de microstructure Constitutive law identification and characterization of microstructure gradients in metals Recalage de modèle par calcul éléments finis 620.112 33 Matériaux à gradient fonctionnel Simulation par ordinateur Microstructure (physique) Polycristaux Recristallisation (métallurgie) Traitement d'images -- Techniques numériques Méthode des éléments finis Acier -- Fatigue Élastoplasticité L'objectif de ces travaux de thèse est de proposer une démarche de caractérisation et de simulation de matériaux métalliques à gradients de microstructure. Ces résultats doivent permettre de modéliser l'impact du procédé de forgeage sur la tenue en fatigue à grand nombre de cycles d'essieux ferroviaires, produits dans le cadre du projet Innovaxle par la société Valdunes. Des essais de caractérisation réalisés sur un essieu forgé mettent en évidence un gradient de taille de grain entre le cœur et la surface de la pièce. Ce gradient est reproduit à une échelle plus fine sur des éprouvettes recristallisées en fer ARMCO, dont la caractérisation révèle un comportement élasto-plastique fortement hétérogène. Ce comportement est caractérisé à l'aide de la méthode F.E.M.U. (Finite Element Model Updating), qui appuie une hypothèse de modélisation basée sur l'application de la loi Hall-Petch à l'échelle mésoscopique. Cette modélisation sert de base à des simulations en fatigue décrivant la réponse à des sollicitations non-uniformes d'agrégats polycristallins à gradient de microstructure. L'intérêt de microstructures conçues en prévision de chargements spécifiques est mise en avant par ces simulations. Les calculs éléments finis présentés dans ces travaux sont réalisés avec le logiciel Code Aster, et le logiciel libre YADICS est utilisé pour la corrélation d'images numériques. The main objective of this thesis is to design a consistent methodology for the characterization and simulation of functionally graded metals. This approach should allow the assessment of the high cycle fatigue response of forged railway axles produced by Valdunes, in the context of the Innovaxle project. The tests conducted on the forged material reveal a very heterogeneous microstructure, whose grain size varies in the width of the axle. A procedure based on recrystallisation is designed to reproduce this grain size gradient on a smaller scale, on a reference material (ARMCO iron). The characterization of the obtained graded microstructure shows heterogeneities in the local elasto-plastic response of the specimen. This behaviour is tentatively described by a heterogeneously distributed elasto-plastic law over the microstructure, the local yield strength being obtained from the local grain size through a Hall-Petch formulation. This model is used to simulate the response of graded microstructures under heterogeneous loadings in the high cycle fatigue regime. The interests of functionally graded materials are outlined by these simulations. The finite element simulations run in this work make use of the Code Aster software, and the digital image correlation program YADICS is used for image registration purposes. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 36165749 application/pdf https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDSPI/2015/50376-2015-Baudoin.pdf https://theses.fr/2015LIL10015/abes Baudoin Pierre Baudoin 1988-10-29 FR 188160205 https://theses.fr/2015LIL10015 2015LIL10015 https://doi.org/10.70675/e65667a7z57f9z4fcbz93d6z42ea726e4273 2015-04-03 Mécanique Lille 1 026404184 Doctorat Docteur es non oui Charkaluk Éric MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 114366292 École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 147297028 Laboratoire de mécanique de Lille (LML) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 150645597 ddc:620 Charkaluk Éric École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) Laboratoire de mécanique de Lille (LML) PDF 36165749