Dialogue entre expérience et simulation numérique pour un multicristal en alliage à mémoire de forme

Dialog between the experiment and the numerical simulation for a shape memory alloy multicrystal

¹ Laboratoire d'Energétique et de Mécanique Théorique et Appliqué (LEMTA), Nancy-Université, CNRS, 2 rue Jean Lamour 54519 Vandœuvre les Nancy, France
² Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux (LPMM), CNRS, Arts et Métiers ParisTech, 4 rue Augustin Fresnel, 57078 Metz, France
³ Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux (LPMM), CNRS, Université Paul Verlaine de Metz, Ile du Saulcy, 57045 Metz, France

Auteur de correspondance : tarek.merzouki@esstin.uhp-nancy.fr

Reçu : 20 Avril 2009

Résumé

L'objectif de cette étude est de faire dialoguer la simulation numérique et l'expérience pour étudier le comportement en traction d'un multicristal en alliage à mémoire de forme de type CuAlBe. Ce dialogue permet de comparer qualitativement les distributions de transformation martensitique, observée à travers un microscope à grande distance frontale, avec celle obtenue par simulation numérique en utilisant une loi de comportement thermomécanique. Cette loi est basée sur la description de la transformation martensitique à l'échelle du réseau cristallin, elle est implantée dans le code Abaqus^®. Les conditions aux limites appliquées lors de la modélisation correspondent aux déplacements mesurés sur les sections frontières par une technique de corrélation d'images. Les propriétés géométriques et cristallographiques des différents grains du multicristal sont quantifiées expérimentalement. L'essai de traction est réalisé à température ambiante où l'alliage a un comportement superélastique. Une bonne corrélation entre les observations expérimentales et les résultats numériques est observée.

Abstract

The aim of this study is to make dialog between the numerical simulation and the experiment in the case of the tensile test behavior for a CuAlBe shape memory alloy multicrystal. This dialog allows to compare qualitatively the distributions of martensitic transformation, observed through a long distance microscope, with obtained by Finite element simulation using a thermomechanical behavior law. The last is based on the description of martensitic transformation on a single crystal scale. It is implemented in the Abaqus^® finite element code. The applied boundary conditions for modeling correspond to the measured ones at the edge of the area by a technique of digital image correlation. Geometrical and crystallographic properties of the various grains of the multicrystal are experimentally determined. The tensile test is carried out at room temperature where the alloy has a superelastic behavior. A good agreement between the experimental observation and numerical results is observed.