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RÉSUMÉ
Cet article est consacré au comportement viscoplastique des métaux à chaud. Ainsi, sont abordés la sensibilité de la contrainte d’écoulement plastique, la vitesse de déformation et celle à la température. Il est bien sûr évident que les phénomènes thermiques, qu’il s’agisse des transferts ou des dissipations d’énergie, jouent un rôle considérable dans les déformations et les contraintes subies par le métal (dilatation, contraction, changement de structure). Pour résumer, l’approche du comportement de la mise en forme à chaud prévoit inévitablement la formulation du comportement viscoplastique et celle du frottement à chaud, ainsi que l’évolution thermique et le couplage thermomécanique.
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Eric FELDER : Ingénieur civil des Mines de Paris, Docteur ès Sciences - Maître de recherches au Centre de mise en forme des matériaux (CEMEF) - École des Mines de Paris, CNRS de Sophia-Antipolis
INTRODUCTION
L’objectif de cette partie est de tenir compte de manière plus réaliste du comportement des métaux à chaud décrit dans le dossier [42] : sensibilité de la contrainte d’écoulement plastique à la vitesse de déformation et à la température.
Par ailleurs, il importe de tenir compte des phénomènes thermiques (transferts et dissipation d’énergie) qui conditionnent la température du métal, son comportement, sa déformation et ses contraintes : rhéologie, dilatation ou contraction, changement de structure. Par rapport au dossier [16], nous abandonnerons donc les hypothèses 4 et 5 et l’hypothèse E∞.
Vous trouverez en fin de dossier le tableau des notations et symboles.
Le comportement dans la mise en forme chaud prévoit :
-
formulation du comportement viscoplastique et du frottement à chaud ;
-
calcul du champ de température T et couplages thermomécaniques ;
-
présentation des principes de la métallurgie thermomécanique pour l’analyse de la déformation, du champ de contraintes et de la structure du métal, lors de son refroidissement après mise en forme à chaud, problème similaire à celui de son évolution lors des traitements thermiques [79] et des opérations de soudage [80].
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Élasto-viscoplasticité et couplages thermophysiques
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1. Comportement viscoplastique
1.1 Loi de comportement viscoplastique de Norton-Hoff
D’un point de vue physique, la contrainte d’écoulement plastique dépend, à chaud, de la vitesse de déformation, car le déplacement des dislocations est thermiquement activé, ce qui implique qu’elle dépend également de la température (cf. figure 9 du dossier [42]).
La généralisation la plus simple des résultats de traction consiste à supposer que la contrainte d’écoulement plastique σ 0 évolue comme la contrainte de traction et ne dépend que de
,
et T.
Ainsi, la forme (10) du dossier [42] du critère de plasticité de von Mises s’écrit :
La contrainte d’écoulement étant décrite, par exemple, par la relation (45) du dossier [42]. La loi d’écoulement est toujours décrite par les relations (24) et (26) du dossier [16] et la puissance de déformation est donnée par la relation (26) du dossier [16]. Toutefois, disparaissent dans le cas général la notion de seuil et frontière...
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