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Article de référence | Réf : M3032 v1

Critères de rupture ductile
Endommagement et ductilité en mise en forme

Auteur(s) : Frank MONTHEILLET, Laurent BRIOTTET

Relu et validé le 06 mars 2017

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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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ABSTRACT

Damage and ductility in forming

Ductility is the capacity to subject a material to irreversible deformation without breaking. Therefore, within the context of metal forming, ductility is a process which is vital to both understand and controlled; and if need be, modified. In most cases, such as for in the instance of uniaxial traction, ductility is limited by two factors the effects of which can be combined: instability and damage. The first one, which can present various forms according to the geometry of the sample and the imposed stress (such as diffuse or localized necking) plays an essential part in the case of flat products (metal sheet drawing). However, damage is the main factor which limits ductility in colossal products.

Auteur(s)

  • 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

  • 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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m3032


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6. Critères de rupture ductile

Plusieurs modèles, permettant de prévoir la déformation à rupture, prennent en compte, à l'échelle microscopique, l'étape limitante de l'endommagement du matériau considéré. Le critère sera alors fondé sur la description de celle-ci. Par exemple, si la rupture apparaît dès l'amorçage des cavités, on fera le choix d'un critère en contrainte principale. Si l'étape limitante est la croissance, on utilisera un critère de type Rice et Tracey.

Dans certains cas, il est nécessaire de considérer l'évolution des trois étapes de l'endommagement au cours de la déformation pour pouvoir décrire correctement la ductilité : les critères proposés sont alors liés aux modèles couplant comportement et endommagement.

Finalement, d'autres approches, de nature plus ou moins empirique, ne prennent en compte que les grandeurs mécaniques macroscopiques pertinentes.

  • Critères de rupture microscopiques

    • On suppose que la coalescence se produit lorsque le rapport R/R0, entre le rayon actuel des cavités (supposées toutes identiques et sphériques) et leur rayon initial, atteint une valeur critique. La loi de croissance (41) permet alors d'exprimer la déformation à la rupture en traction :

      ( 64 )

      avec :

      ζ (sans dimension)
       : 
      triaxialité des contraintes (ζ > 0),
      m (sans dimension)
       : 
      coefficient de sensibilité à la vitesse de déformation,
      (R/R0)c (sans dim.)
       : 
      valeur du rapport R/R0 à la rupture.

      Pour R0, on pourra prendre le...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (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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