Soutenance de thèse de Nitish Chandrappa

Nitish Chandrappa soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux le 8 février 2024.

Développement d’un cadre numérique en champ complet basé sur l’approche level-set pour simuler la transformation de phase diffusive à l’état solide dans les matériaux métalliques polycristallins

Nithis Chandrappa a réalisé sa thèse dans l’équipe MSR sous la direction de Marc Bernacki. Il soutient sa thèse de doctorat en spécialité doctorale “Mécanique Numérique et Matériaux” le 8 février 2024 devant le jury suivant :

– BRUCHON Julien, MINES Saint-Etienne, IMT, France École des Mines de Saint-Étienne Centre SMS
– MADEJ Lukasz, AGH University, Poland AGH University of Krakow WIMiIP
– KRILL III Carl, Ulm University, Germany
– CHARBONNIER Nicolas, ArcelorMittal
– BIGNON Madeleine, MINES Paris, France
– DE MICHELI Pascal, Transvalor SA, France
– BLAIZOT Jérôme, Aubert & Duval, France R&D

Résumé :

La structure intrinsèque des matériaux s’adapte en réponse à des stimuli externes. La capacité d’adaptation se caractérise par des évolutions microstructurales qui peuvent impacter les performances du matériau, soulignant l’importance de comprendre et de prédire l’évolution des microstructures. L’intégration de la modélisation numérique est indispensable pour mieux comprendre ces phénomènes complexes. La digitalisation des procédés d’ingénierie des matériaux est la force motrice qui permet de dessiner les matériaux de demain. Les avancées récentes des ressources computationnelles ont stimulé l’émergence d’une demande de modèles numériques mésoscopiques, permettant des descriptions réalistes des aspects évolutifs. Au cours du mise en forme à chaud des métaux comprenant une grande déformation plastique, l’évolution des alliages métalliques est caractérisée par une interaction complexe de multiples phénomènes simultanés qui déterminent leur microstructure. Actuellement, les prédictions numériques mettent l’accent sur les évolutions microstructurales monophasiques ou isolent les transformations de phase, en négligeant souvent les contributions d’autres phénomènes concomitants. Cette approche restrictive pourrait empêcher une meilleure compréhension de l’évolution de la microstructure. Une formulation numérique en champ complet basée sur l’approche level-set avec un cadre cinétique généralisé adapté aux polycristaux métalliques biphasés est donc proposée dans ce travail. Ce schéma cinétique global est capable de tenir compte de diverses transformations microstructurales, y compris la transformation de phase diffusive à l’état solide, la recristallisation et la croissance de grain. L’approche level-set permet de simuler efficacement la recristallisation et la croissance de grains dans le cadre d’une grande déformation plastique. Cependant, son potentiel pour traiter la transformation de phase diffusive à l’état solide reste peu approfondi. L’objectif principal de ce travail est donc de simuler la transformation de phase diffusive à l’état solide dans les polycristaux métalliques en utilisant le modèle numérique proposé afin d’explorer les possibilités de l’approche level-set dans ce contexte. Il est démontré que le modèle numérique reproduit efficacement les comportements physiques attendus, notamment pour la décomposition de l’austénite dans les aciers. Ce modèle numérique est évalué par rapport à un modèle semi-analytique de pointe. Le potentiel du cadre numérique proposé pour reproduire le caractère de la transformation de phase dans les microstructures polycristallines complexes est mis en évidence. La versatilité du modèle pour intégrer facilement d’autres évolutions complexes est également présentée.

Évolution de la microstructure lors d’une transformation de phase diffusive de la phase gamma vers la phase alpha

Mots-clés : Méthode EF, Transformation de phase diffusive,  Décomposition de l’austénite, Métallurgie, Evolution de microstructure