Soutenance de thèse – Benedicte ADOGOU – 19 septembre 2024

10 septembre 2024
Seminar

Bénédicte ADOGOU soutiendra sa thèse intitulée « Mesure des propriétés micro-mécaniques des matériaux à haute vitesse de déformation par essais de compression de micropiliers » le 19 septembre à 10h en amphi F1, à l’École des mines de Saint-Étienne (158 cours Fauriel 42100 Saint-Étienne).

Jury

MERLE Benoît, Professeur, Université de Kassel, Rapporteur
GUIN Jean-Pierre, Directeur de recherche CNRS, Université de Rennes, Rapporteur
AUBIN Véronique,Professeure, Centrale Supélec – Université Paris Saclay, Examinatrice
DEQUIEDT Jean-Lin, Ingénieur de recherche HDR, CEA DAM, Examinateur
KALACSKA Szilvia, Chargée de recherche CNRS, École des Mines Saint-Étienne, Examinatrice
KERMOUCHE Guillaume, Professeur, École des Mines de Saint-Étienne, Directeur de thèse
FIVEL Marc, Directeur de recherche CNRS, Université Grenoble-Alpes, Directeur de thèse
GUILLONNEAU Gaylord, Maître de Conférences HDR, Ecole Centrale de Lyon, Encadrant de thèse

Résumé

Comprendre le comportement mécanique des matériaux à haute vitesse de déformation, non seulement à l’échelle macroscopique mais aussi à l’échelle microscopique, est essentiel pour plusieurs applications en ingénierie. Cependant, les essais micromécaniques à haute vitesse de déformation ont longtemps été limités en raison des défis liés au développement de dispositifs expérimentaux adaptés et des difficultés rencontrées lors de la réalisation de ce type d’essais .

Ce travail a été subdivisé en deux parties principales. Dans la première partie, la sensibilité à la vitesse de déformation des monocristaux de cuivre et de fer a été étudiée suite au développement du dispositif expérimental. Les esssais de compression de micropiliers sur plusieurs ordres de grandeur de vitesse de déformation ont montré que la limite d’élasticité de tous les matériaux augmente avec l’augmentation de la vitesse de déformation. En utilisant un modèle analytique de prédiction des vitesses de dislocations, l’évolution de la limite d’élasticité avec la vitesse de déformation a été abordée dans le cas du cuivre, et la sensibilité à la vitesse de déformation du matériau a été caractérisée de manière continue sur toute la gamme de vitesse de déformation explorée. Ce travail met en lumière des aspects importants concernant l’influence du phénomène de drag sur la mobilité collective des dislocations en fonction de l’échelle considérée. La sensibilité à la vitesse de déformation dépendante de l’orientation cristalline a également été étudiée pour le cuivre et le fer en considérant deux orientations différentes. De plus, la simulation de la dynamique discrète des dislocations en 3D a été mise en place pour le cuivre. Les résultats ont révélé que contrairement à ce qui est observé dans les échantillons macroscopiques, à l’échelle microscopique, le régime de pure drag de la mobilité des dislocations survient plus tôt, ce qui s’explique par les vitesses très élevées que peut atteindre les dislocations dans les piliers microscopiques où la densité de dislocations mobile est souvent limitée.

L’objectif principal de ce projet était de réaliser une avancée dans le domaine de la micromécanique à haute vitesse de déformation. Grâce au développement des essais de compression de micropiliers à haute vitesse de déformation, une investigation de la sensibilité à la vitesse de déformation a été réalisée sur différents matériaux avec des essais allant jusqu’à 1000 s^{-1}. Les investigations ont révélé qu’aux petites échelles et à haute vitesse de déformation, le comportement des matériaux peut être très différent de ce qui est connu à l’échelle macroscopique.

Dans la deuxième partie du projet, nous avons proposé une nouvelle géométrie de pilier pour les essais à des plus hautes vitesses de déformation. Hérité de l’échantillon macroscopique “Shear compression specimen”, un spécimen de microcisaillement a été développé et validé sur la silice et le sélénium amorphe. Ce spécimen a été conçu pour être usinable par FIB (Focused Ion Beam) et facilement testable sur des dispositifs micromécaniques standards. Grâce à des essais de compression et à des simulations par éléments finis, la géométrie finale, après amélioration, a prouvé qu’elle permettait une démultiplication de la vitesse de déformation, une investigation des propriétés en cisaillement et des essais à large déformation des matériaux.