Soutenance de thèse de Sebastian Florez

Les industries stratégiques ont un besoin toujours plus croissant dans l’utilisation des matériaux métalliques. Il y ainsi aujourd’hui une demande forte dans le fait d’être capable de prédire l’évolution des microstructures de ces matériaux lors de leur mise en forme car leurs caractéristiques microstructurales sont intrinsèquement liées à leurs propriétés en service.

 

Dans ce contexte de problèmes massivement multi-domaines, de nombreuses méthodes dites à champ complet et qui décrivent les réseaux de joints de grains à l’échelle de la microstructure ont été développées ces quarante dernières années. Dans un contexte de grandes à très grandes déformations comme c’est le cas pour les procédés industriels de mise en forme à chaud, l’approche level-set (LS) couplée à une formulation éléments finis (EF) et des méthodes de remaillage reste l’approche la plus générique et la plus efficace.

 

Si des améliorations récentes ont été rapportées (logiciel DIGIMU par exemple), la principale faiblesse de cette approche reste son coût numérique  qui limite le nombre de grains considérés dans les simulations et implique des temps de calculs importants, principalement en 3D.

 

Dans ces travaux, les performances réelles de l’approche LS-FE sont étudiées et une alternative, dénommée ToRealMotion, capable de réaliser des simulations massivement multi-domaines en 2D, est introduite. Cette nouvelle approche, appartenant à la famille des méthodes de type « suivi de front », inclut différentes innovations et a été parallélisée. Les propriétés géométriques des interfaces intervenant dans le calcul des cinétiques sont évaluées uniquement aux interfaces et la migration du réseau de joints de grains est réalisée en lagrangien tout en conservant un maillage EF conforme et global (sous-entendant que le coeur des grains est également maillé). Cette méthodologie permet ainsi une meilleure adaptabilitée aux mécanismes intragranulaires que les approches de type « suivi de front » classiques. Bien sur, une des ambitions principales de ce travail réside dans l’amélioration des performances numériques de l’état de l’art tout en conservant la précision et le côté générique (multi-mécanismes) de l’approche LS-FE en grandes déformations. Ainsi, de nombreux cas tests 2D en croissance de grains (GG) et recristallisation (ReX) sont réalisés pour prouver l’efficacité de la méthode. Les résultats s’illustrent par une réduction importante des temps de calcul et offrent d’importantes perspectives dans le contexte de la métallurgie numérique.

 

Mot-clés : Eléments Finis, Modèles Lagrangiens, Maillage des interfaces, Level-set, Simulations multidomaines.