1. Problème de référence#

1.1. Géométrie#

\(y\)

_images/Shape1.gif

\({u}^{\mathit{meca}}\)

\(x\)

Figure 1.1-a: Géométrie et chargement du problème de référence

Il s’agit d’un cylindre de hauteur \(H=1000\mathit{mm}\) , et de rayon \(R=1000\mathit{mm}\) .

Le carré en gras correspond à la modélisation axisymétrique utilisée au §3.

1.2. Propriétés de matériaux#

Les propriétés matériaux sont décrites par les paramètres suivants:

Pour le calcul thermo-métallique

  • (Acier \(\mathrm{16MND5}\) )

  • \(\rho {C}_{p}={5.26E}^{-3}{\mathit{J.mm}}^{-3.}°{C}^{-1}\)

  • \(\lambda ={33.5E}^{-3}{\mathit{W.mm}}^{-1.}°{C}^{-1}\)

Coefficients pour la métallurgie:

  • \(\mathrm{TRC}\) “standard“

  • \(\mathrm{AR3}=830°C\) , \(alpha=-0.0306\)

  • \(\mathrm{MS0}=400°C\) , \(\mathrm{AC1}=724°C\) , \(\mathrm{AC3}=846°C\)

  • \({\tau}_{1}=0.034\) , \({\tau}_{3}=0.034\)

Pour le calcul thermo-métallo-mécanique

  • Module d’Young: \(E=200000\mathit{MPa}\)

  • Coefficient de Poisson: \(\nu =0.3\)

Définition des caractéristiques élastiques, de dilatation et de limites d’élasticité pour la modélisation d’un matériau subissant des transformations métallurgiques:

  • \({T}_{\mathrm{ref}}=20°C\)

  • Coefficient de dilatation thermique moyen des phases froides: \({\alpha}_{f}(T)=10{E}^{-6}\)

  • Coefficient de dilatation thermique moyen de la phase chaude: \({\alpha}_{\gamma}(T)=10{E}^{-5}\)

  • Température de définition du coefficient de dilatation: \({T}_{\gamma}=20°C\)

  • Choix de la phase métallurgique de référence: froide

  • Déformation de la phase non de référence par rapport à la phase de référence à la température \({T}_{\mathrm{ref}}\) : \(\Delta \varepsilon =1{E}^{-2}\)

  • Limite d’élasticité de la phase froide 1 pour un comportement plastique:

\(\text{F\_sigm\_f}(T)=100\mathit{MPa}\)

  • Limite d’élasticité de la phase froide 2 pour un comportement plastique:

\(\text{F\_sigm\_f}(T)=100\mathit{MPa}\)

  • Limite d’élasticité de la phase froide 3 pour un comportement plastique:

\(\text{F\_sigm\_f}(T)=100\mathit{MPa}\)

  • Limite d’élasticité de la phase froide 4 pour un comportement plastique:

\(\text{F\_sigm\_f}(T)=100\mathit{MPa}\)

  • Limite d’élasticité de la phase chaude pour un comportement plastique:

\(\text{F\_sigm\_f}(T)=100\mathit{MPa}\)

  • Fonction utilisée pour la loi de mélange sur la limite d’élasticité du matériau multiphasé pour un comportement plastique:

_images/10000201000001B90000018DC845C39D2B792D23.png

Figure 1.2-a: Loi de mélange

Définition des 5 courbes de traction utilisées dans la modélisation d’écrouissage isotrope non linéaire d’un matériau subissant des changements de phases métallurgiques:

Courbe écrouissage isotrope \(R\) en fonction de la déformation plastique cumulée \(p\) pour la phase froide 1

à \(20°C\) :

\(p\)

\(\sigma (\mathit{Mpa})\)

0.99

250

À \(120°C\) :

\(p\)

\(\sigma (\mathit{MPa})\)

0.0105

90

0.032

160

0.064

220

0.1125

250

0.1815

270

Courbe écrouissage isotrope \(R\) en fonction de la déformation plastique cumulée \(p\) pour la phase froide 2 :

idem précédente

Courbe écrouissage isotrope \(R\) en fonction de la déformation plastique cumulée \(p\) pour la phase froide 3 :

idem précédente

Courbe écrouissage isotrope \(R\) en fonction de la déformation plastique cumulée \(p\) pour la phase froide 4 :

idem précédente

Courbe écrouissage isotrope \(R\) en fonction de la déformation plastique cumulée \(p\) pour la phase chaude :

idem précédente

1.3. Conditions aux limites et chargements#

La base du cylindre est bloquée suivant \(y\) :

\(\mathrm{Uy}=0\) sur la base du cylindre.

Un déplacement \({u}^{\mathit{meca}}=30\mathit{mm}\) est imposé sur le haut du cylindre.

La température est imposée sur tout le cylindre, tel que:

_images/Object_167.png

1.4. Conditions initiales#

Température initiale: \(T(x,y,0)=20°C\)

Les variables suivantes sont initialisées:

\({Z}_{f}(x,y,0)=0.7\)

\({Z}_{p}(x,y,0)=0.0\)

\({Z}_{b}(x,y,0)=0.3\)

\({Z}_{m}(x,y,0)=0.0\)

\(d(x,y,0)=0.0\)