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RÉSUMÉ
La ductilité est l'aptitude d'un matériau à subir une déformation irréversible sans se rompre. Ainsi, dans le contexte de la mise en forme des métaux, la ductilité est une propriété qu'il est très important de connaître, de contrôler et, éventuellement, de modifier. Dans la plupart des cas, comme par exemple en traction uniaxiale, la ductilité est limitée par deux facteurs pouvant combiner leurs effets : l'instabilité et l'endommagement. Le premier d'entre eux, qui peut revêtir des formes très diverses suivant la géométrie de l'échantillon et la sollicitation imposée (par exemple, striction diffuse ou localisée), joue un rôle prédominant dans le cas des produits plats (emboutissage des tôles). En revanche, l'endommagement est le principal facteur limitant la ductilité dans les produits massifs.
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Frank MONTHEILLET : Ingénieur Civil des Mines, Docteur ès Sciences - Directeur de Recherche au CNRS, École des Mines de Saint-Étienne, Centre science des matériaux et des structures, CNRS UMR 5146-Plasticité, endommagement et corrosion des matériaux
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Laurent BRIOTTET : Ingénieur Civil des Mines, Docteur en Science et Génie des Matériaux - Ingénieur au CEA LITEN, DTH, Grenoble
INTRODUCTION
On nomme ductilité l'aptitude d'un matériau à subir une déformation irréversible sans se rompre. Ainsi, dans le contexte de la mise en forme des métaux, la ductilité est une propriété qu'il est très important de connaître, de contrôler et, éventuellement, de modifier.
Dans la plupart des cas, comme par exemple en traction uniaxiale, la ductilité est limitée par deux facteurs pouvant combiner leurs effets : l'instabilité et l'endommagement. Le premier d'entre eux, qui peut revêtir des formes très diverses suivant la géométrie de l'échantillon et la sollicitation imposée (par exemple, striction diffuse ou localisée), joue un rôle prédominant dans le cas des produits plats (emboutissage des tôles).
En revanche, l'endommagement est le principal facteur limitant la ductilité dans les produits massifs.
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1. Vue d'ensemble
Au sens où nous l'entendons dans cet article, l'endommagement désigne la formation (ou amorçage) de microcavités, puis la croissance et la coalescence de celles-ci au cours de la déformation plastique, ce processus conduisant à la rupture ductile du matériau. Les faciès de rupture correspondants sont caractérisés par la présence de cupules (figure 1).
L'observation fréquente d'inclusions, ou de fragments d'inclusions, au fond des cupules indique que l'amorçage de l'endommagement est essentiellement lié à la présence d'hétérogénéités dans le matériau.
Il faut noter que, en général, lors des opérations de mise en forme, une fois l'amorçage des cavités effectif, la croissance de celles-ci est peu sensible à la microstructure du métal.
Par suite, les approches présentées dans cet article ne prendront pas en compte la cristallographie des grains, les orientations préférentielles (texture), ou encore la présence de joints triples. La plupart des modèles considéreront une cavité se développant dans une matrice de comportement homogène.
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En pratique, l'apparition de défauts, au cours d'une opération de mise en forme, revêt des aspects variables en fonction du chemin de déformation imposé (cf. , figure 2 et § 2.3), de la température et de la microstructure du matériau.
Exemples : la figure 2 a montre les microcavités formées par décohésion des inclusions...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MONTHEILLET (F.), MOUSSY (M.) - Physique et mécanique de l'endommagement - Les Editions de Physique, Les Ulis (1986).
-
(2) - BOUAZIZ (O.), MAIRE (E.), LAMARRE (J.), SALINGUE (Y.), DIMICHIELE (M.) - Etude de l'endommagement d'un acier dual-phase par tomographie X à haute résolution - Congrès Matériaux 2006, Dijon, publication sur CD (2006).
-
(3) - DELESSE (A.) - Procédé mécanique pour déterminer la composition des roches - Ann. Mines 13, p. 379-388 (1848).
-
(4) - DEHOFF (R.T.), RHINES (F.N.) - Quantitative Microscopy - McGraw-Hill Series in Materials Science and Engineering, New York (1968).
-
(5) - BRIDGMAN (P.W.) - The stress distribution at the neck of a tension specimen - Trans. Am. Soc. Metals 32, p. 553-574 (1943).
-
(6) - BAQUE (P.), FELDER (E.), HYAFIL (J.), D'ESCATHA (Y.) - Mise...
ANNEXES
Autres ouvrages
BAUDELET (B.) - Mise en forme des métaux et alliages - Ecole d'été de Métallurgie Physique de Villars-sur-Ollon (Suisse), Editions du CNRS (1976).
MOUSSY (F.), FRANCIOSI (P.) - Physique et mécanique de la mise en forme des métaux - Ecole d'été d'Oléron, Presses du CNRS/IRSID, Paris (1990).
FRANCOIS (D.), PINEAU (A.), ZAOUI (A.) - Comportement mécanique des matériaux. II – Viscoplasticité, endommagement, mécanique de la rupture, mécanique du contact - Hermès, Paris (1993).
LEMAITRE (J.), CHABOCHE (J.L.) - Mécanique des matériaux solides - 2ème éd., Dunod, Paris (2001).
MONTHEILLET (F.), MOUSSY (M.) - Physique et mécanique de l'endommagement - Les Editions de Physique, Les Ulis (1986).
BESSON (J.), CAILLETAUD (G.), CHABOCHE (J.L.), FOREST (S.) - Mécanique non linéaire des matériaux - Hermès-Lavoisier, Paris (2001).
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