Ph.D. thesis, Ecole Centrale Paris, 2012. - Laboratoire d'Etude des ...

champs de rotation et de contrainte qui leur sont associés. Il a donc été nécessaire de choisir une
technique de caractérisation qui soit capable de déterminer l’évolution de ces di↵érents champs.
Ces mesures nécessitent également une résolution spatiale su samment fine pour pouvoir
être e↵ectuées à proche distance des joints de grains, afin de capturer les gradients prononcés de
champs mécaniques existant éventuellement au voisinage de ces joints. Ces champs mécaniques
évoluant probablement très rapidement, il est nécessaire que cette résolution spatiale soit de
l’ordre de l’espacement moyen entre les entités à l’origine de ces champs : les dislocations (soit
une résolution de l’ordre du micron pour une densité de dislocations standard dans le CFC,
égale à 10 12 m 2 ).
Nous recherchions donc une technique de caractérisation qui ait une résolution spatiale micrométrique,
qui soit capable de caractériser des évolutions de densités de dislocations et de
contraintes et qui nous fournisse des informations sur le volume du matériau (sans e↵et de lame
notamment). À notre connaissance, seule la technique de microdi↵raction Laue répond à ces
trois impératifs (à titre de comparaison, les caractérisations en MET nécessitent une découpe
en lame, et les mesures EBSD ne fournissent qu’une caractérisation de surface). Nous avons
donc choisi de déformer en compression un tricristal de cuivre, et d’utiliser cette technique pour
caractériser l’évolution des champs mécaniques sous l’e↵et de la déformation plastique.
Les simulations numériques à l’échelle mésoscopique ont pour but d’étudier les phénomènes
discrets à l’œuvre lors de la déformation plastique des polycristaux, dans le but d’en tirer des
lois d’évolution utilisables dans un modèle macroscopique continu. La vision d’une déformation
plastique discrète est liée à la notion de dislocation. Le but de ces simulations est donc d’étudier
le comportement des dislocations dans les polycristaux. Par rapport au monocristal, les entités
additionnelles qui vont influer sur le comportement des dislocations dans un polycristal sont les
joints de grains. Nos simulations doivent donc étudier le comportement des dislocations dans les
zones impactées par la présence des joints de grains, c’est-à-dire au voisinage de ces joints.
Les seules simulations permettant l’étude du comportement de populations discrètes de dislocations,
à une échelle de quelques dizaines de microns et sur une échelle de temps raisonnable,
sont les simulations par Dynamique des Dislocations (DD). Nos simulations mésoscopiques ont
donc été réalisées par Dynamique des Dislocations. Du reste, ces raisons avaient déjà conduit au
choix de cette technique pour les simulations mésoscopiques utilisées pour la mise en place du
modèle multi-échelle dédié au monocristal. En toute logique, nous avons donc décidé de continuer
à utiliser la Dynamique des Dislocations pour justifier physiquement les évolutions que
nous apporterons à ce modèle.
Enfin, l’adaptation du modèle macroscopique continu au cas du polycristal a été e↵ectuée à
partir des lois régissant le comportement des dislocations près d’un joint de grains, qui ont été
identifiées en Dynamique des Dislocations. Le modèle modifié, implémenté dans le logiciel de
simulation par Éléments Finis ABAQUS, a ensuite été validé par le biais d’une comparaison avec
une simulation de Dynamique des Dislocations, puis avec les résultats de l’analyse expérimentale.
Un schéma récapitulatif de cette méthodologie est présenté figure 1. Ce schéma reprend de
manière succincte les interactions entre les trois parties qui constituent cette thèse.
Structure du mémoire
Le mémoire est structuré autour des trois parties que nous avons identifiées, auxquelles
vient s’ajouter un chapitre préalable dédié à la présentation de notions essentielles. Après ce
premier chapitre de rappels bibliographiques, le chapitre 2 est consacré à la description des
mesures expérimentales et à l’analyse des résultats obtenus. Le chapitre 3 présente les résultats
de nos simulations par Dynamique des Dislocations, ainsi que la façon dont ces résultats ont été
interprétés afin d’obtenir les lois d’un modèle de stockage des dislocations près du joint. Enfin, le
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