Soutenance de thèse de Lucas D'ARCHIVIO

doctorant à l'Institut Clément Ader UMR CNRS 5312 site d'Albi

sur "Caractérisation expérimentale et modélisation numérique du comportement élasto-viscoplastique endommageable de tôle en alliage Ti-6Al-4V pour la mise en forme de composants aéronautiques"

vendredi 10 avril à 9h30

Amphithéâtre d'Honneur - IMT Mines Albi

Sous réserve de l'autorisation de soutenance par le chef d'établissement

Composition du jury

    •   M. Luc PENAZZI : Maître assistant Institut Clément Ader UMR CNRS 5312 site d'Albi IMT Mines Albi - Directeur de thèse
    •   M. Vincent VELAY : Maître assistant Institut Clément Ader UMR CNRS 5312 site d'Albi IMT Mines Albi - Co-directeur de thèse
    •   Mme Vanessa VIDAL : Maîtresse assistante Institut Clément Ader UMR CNRS 5312 site d'Albi IMT Mines Albi - Co-encadrante de thèse
    •   Mme Sandrine THUILLIER : Professeure des universités Université Bretagne Sud - Examinatrice
    •   M. Franck TOUSSAINT : Professeur des universités Université Savoie Mont Blanc - Rapporteur
    •   M. Pierre-Olivier BOUCHARD : Professeur Mines Paris PSL - Rapporteur

Résumé

Le secteur aéronautique constitue l’un des principaux domaines d’utilisation des alliages de titane. Grâce à leur excellente résistance spécifique, leur forte résistance à la corrosion et leurs bonnes propriétés mécaniques à haute température, ces matériaux répondent efficacement aux exigences liées à la conception des structures aéronautiques. Certaines pièces critiques sont ainsi réalisées à partir de tôles en alliage de titane, et plus particulièrement en Ti-6Al-4V, au moyen de différents procédés de mise en forme tels que l’emboutissage à température ambiante, le formage superplastique (SPF) à très haute température et le formage à chaud (HF). Cette thèse s’inscrit dans une démarche visant à réduire les coûts énergétiques et les temps de cycle associés au formage à chaud, en abaissant la température de mise en forme et/ou en augmentant la vitesse de déformation. Dans ce contexte, il est nécessaire de caractériser le comportement de l’alliage Ti-6Al-4V sous des sollicitations mécaniques isothermes représentatives, comprises entre 400 °C et 700 °C, pour des vitesses de déformation allant de 10⁻⁴ s⁻¹ à 10⁻² s⁻¹. L’étude prend également en compte l’influence de la microstructure initiale de l’alliage sur son comportement mécanique, à travers l’analyse de deux états initiaux distincts, différant par la taille des grains, leur morphologie et la texture cristallographique. Les campagnes expérimentales ont permis d’identifier les paramètres d’un modèle de comportement élasto-viscoplastique isotrope, incluant les propriétés élastiques, la loi de viscoplasticité et l’écrouissage. Ce modèle a ensuite été implémenté dans le logiciel de calcul par éléments finis Abaqus® via la suite ZSET®. Parallèlement, des observations microstructurales et des caractérisations fines ont permis de décrire l’évolution des microstructures sous les conditions de sollicitation étudiées. La mise en évidence de micro-cavités dans le matériau après déformation a conduit à l’adoption du modèle d’endommagement de Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN), déjà utilisé pour décrire l’endommagement de l’alliage Ti-6Al-4V à température ambiante. Trois formulations du critère GTN ont été analysées afin de prédire l’endommagement. La dernière formulation améliore le calcul de l’endommagement pour l’ensemble des conditions de température et de vitesse de déformation, tout en offrant une meilleure reproduction des courbes expérimentales.