| Amélioration de la robustesse de la technique de caractérisation mécanique des matériaux métalliques par indentation sphérique instrumentée (Improving the robustness of the mechanical characterization technique for metallic materials using instrumented spherical indentation) Semnani Rahbar, Mohammadmahdi - (2025-12-11) / Université de Rennes - Amélioration de la robustesse de la technique de caractérisation mécanique des matériaux métalliques par indentation sphérique instrumentée
| |||
Langue : Français Directeur(s) de thèse: Mauvoisin, Gérard Discipline : Génie mécanique Laboratoire : Laboratoire de génie civil et génie mécanique Ecole Doctorale : SPI.BZH Classification : Physique Mots-clés : Caractérisation mécanique des matériaux, Indentation sphérique instrumentée, analyse inverse, base de données, déformations représentatives
| |||
Résumé : Cette thèse porte sur le développement d’une méthode de caractérisation mécanique des matériaux métalliques à partir d’une courbe d’indentation reliant force et enfoncement d’un indenteur quasi sphérique. Une première étude expérimentale a permis d’établir le protocole d’essai le plus adapté aux matériaux industriels. Les simulations avec un indenteur sphérique rigide a ensuite permis de constituer une base de données numérique limitée mais rapide à générer. Une méthode originale de transformation des courbes a été développée pour passer d’un indenteur rigide à un indenteur déformable non sphérique. Validée numériquement, elle permet de constituer rapidement une base d’indentation pour un indenteur monobloc déformable de rayon proche de 0,5 mm, utilisé ensuite pour la caractérisation. La méthode de caractérisation proposée combine analyse inverse via un algorithme simplexe et exploitation de cette base numérique. Pour renforcer la robustesse face au bruit expérimental, des déformations représentatives sont extraites : calculées à différents niveaux d’enfoncement à partir de la matrice hessienne des résidus, les contraintes associées sont déduites de la loi de Hollomon, générant plusieurs points représentatifs. Par ailleurs, diverses stratégies de recalage entre courbes expérimentales et numériques permettent d’accroître le nombre de points sur la loi d’écrouissage. Enfin, une validation numérique et expérimentale montre une bonne corrélation entre les paramètres mécaniques issus de l’indentation et ceux des essais de traction, avec une précision particulièrement élevée sur la résistance à la traction. Abstract : This thesis focuses on the development of a method for mechanically characterizing metallic materials based on an indentation curve linking the force and penetration of a quasi-spherical indenter. An initial experimental study established the most suitable test protocol for industrial materials. Simulations with a rigid spherical indenter were then used to build a limited but quick-to-generate digital database. An original method for transforming the curves was developed to convert from a rigid indenter to a deformable, non-spherical indenter. Validated numerically, this method makes it possible to quickly build an indentation database for a deformable monobloc indenter with a radius close to 0.5 mm, which is then used for characterization. The proposed characterization method combines inverse analysis using a simplex algorithm and exploitation of this numerical basis. To enhance robustness against experimental noise, representative deformations are extracted: calculated at different levels of indentation from the Hessian matrix of residuals, the associated stresses are deduced from Hollomon's law, generating several representative points. In addition, various strategies for matching experimental and numerical curves make it possible to increase the number of points on the work hardening law.Finally, numerical and experimental validation shows a good correlation between the mechanical parameters obtained from indentation and those from tensile tests, with particularly high accuracy for tensile strength. | |||