L'effet Portevin-Le Chatelier : Phénoménologie et modélisation dans le cas d'un superalliage à base de nickel pour moteur d'avion

Samuel Forest, Florian Billon, Natan Guillermin, Matthieu Mazière -- Mines Paris PSL CNRS UMR7633

Résumé : L'effet Portevin-Le Chatelier est une manifestation spectaculaire du vieillissement dynamique des alliages métalliques. Des dentelures sont observées sur les courbes de traction associées à la formation et la propagation de bandes de localisation de la vitesse de déformation plastique le long de l'éprouvette ou dans des zones de concentration de contraintes. Ces phénomènes de localisation résultent de la sensibilité inverse à la vitesse de déformation dans un certain domaine de température. On montre que l'effet PLC se manifeste dans les superalliages à base de nickel aux températures de fonctionnement des disques de turbine de moteur d'avion [1]. On en propose une modélisation très simple basée sur l'approche de Kubin-Estrin-McCormick qui rend compte fidèlement de la phénoménologie de l'effet PLC [2]. Les instabilités de Portevin-Le Chatelier sont sensibles à la rigidité de la machine d'essai qui influence l'amplitude et la fréquence des oscillations. Les analyses de stabilité du système dynamique correspondant permettent de prévoir la déformation critique correspondant à l'émergence de l'effet PLC. L'analyse statistique des dentelures montre un accord remarquable entre simulation et expérience [3]. 
On montre enfin l'impact de l'effet PLC sur le gonflement des disques de turbines en rotation et la prévision de leur éclatement accidentel.

[1] N. Guillermin, J. Besson, A. Köster, L. Lacourt, M. Mazière, H. Chalons, S. Forest, Experimental and numerical analysis of the Portevin-Le Chatelier effect in a nickel-base superalloy for turbine disks application, International Journal of Solids and Structures, vol. 264, pp. 112076, 2023. doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2022.112076, hal-03905088
[2] M. Mazière, J. Besson, S. Forest, B. Tanguy, H. Chalons, F. Vogel, Numerical aspects in the finite element simulation of the Portevin-Le Chatelier effect , Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, vol. 199, pp. 734-754, 2010. doi:10.1016/j.cma.2009.11.004  
[3] F. Billon, S. and Zambelli, M. Al Kotob, A. Vattré, M. Mazière and S. Forest, Experimental vs numerical spatio-temporal analysis of the Portevin-Le Chatelier dynamics in a Nickel based superalloy, in preparation.

Le mardi 17 décembre 2024 à 11h00 / Amphithéâtre François Canac, LMA

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