¡3D3D118 Mécanique <strong>non</strong> linéaire <strong>de</strong>s matériauxmodèle suivant (noter dans ce paragraphe le changement <strong>de</strong> notation C vp ¢ 2 3¡ C 12 ) :f v σ¨ ¥ J Ẍ v ¥ R v ¥ R ¢ ¡ ov f p σ¨ ¥ J Ẍ p ¥ R p ¥ R ¢ ¡ op (3.177)Ẍ v 3¡ 2 C v ¢ v C α¨p vp Ẍ p 2 3¡ C p α¨ ¢ p C α¨v vp (3.178)α¨R v ¢ b v Q v r v R p ¢ b p Q p r p (3.179)˙α¨v ¢ ˙ε¨ v ¥v2C v¤v ˙v ˙α¨p ¢ ˙ε¨ p ¥¡p2C p¤p ˙λ (3.180)ṙ v ¢¡1 ¥¢ ˙λ¢f v˙vR vQ v¤˙vṙ p ¢¡1 ¥R pQ p¤ṗ(3.181)¢vC ¥ vp ¢ :p n¨ ˙σ¨H˙α¨avec H p C ¢ p D ¥ p Ẍ p : p b n¨ p Q p R p ¡ (3.182)¥pn(3.183)ẌẌCe modèle comporte 5 coefficients pour la loi plastique (R op , Q p , b p , C p , D p ), et7 pour la loi viscoplastique (RK¡ov , Q v , b v , C v , D v , K, n), et un coefficient caractérisantle couplage entre les <strong>de</strong>ux (C vp ). Les modèles obtenus sont alors i<strong>de</strong>ntifiés à l’ai<strong>de</strong>d’essais <strong>de</strong> plasticité cyclique, <strong>de</strong> fluage, et d’essais «mixtes» mettant en évi<strong>de</strong>ncele couplage entre plasticité et fluage. La figure 3.14 illustre l’effet du paramètre <strong>de</strong>couplage C vp lors d’un chargement <strong>de</strong> fluage suivi d’un écrouissage. En l’absence<strong>de</strong> couplage (C vp 0), la pério<strong>de</strong> <strong>de</strong> fluage ne provoque pas d’écrouissage dans le¢modèle plastique, et conduit donc à une courbe <strong>de</strong> rechargement qui reste très loin <strong>de</strong>la courbe <strong>de</strong> référence. L’expérience montre habituellement que pour un tel chemin<strong>de</strong> chargement, la courbe du chargement mixte fluage–plasticité rejoint la courbe <strong>de</strong>référence, ce qui justifie la notion <strong>de</strong> couplage proposée [GOO 84, OHA 83].Il est à noter que la partition entre écoulement plastique et écoulement viscoplastiques’effectue naturellement, en fonction <strong>de</strong> la vitesse <strong>de</strong> déformation, puisque lavitesse <strong>de</strong> déformation viscoplastique intervient indirectement dans le calcul du multiplicateurplastique. Lorsque la vitesse <strong>de</strong> déformation est gran<strong>de</strong>, la déformationviscoplastique n’a pas le temps <strong>de</strong> s’établir, le terme moteur en vitesse <strong>de</strong> contraintedans l’expression du multiplicateur plastique est grand, et on se trouve dans un régimedominé par la plasticité. Au contraire, pour <strong>de</strong>s faibles vitesses <strong>de</strong> déformation,accompagnées <strong>de</strong> faibles vitesses <strong>de</strong> contrainte, le multiplicateur plastique peut sedésactiver, comme le montre son expression <strong>de</strong> la formule 3.182, dans laquelle la présenced’écoulement viscoplastique diminue le terme moteur situé au numérateur. Lerégime peut même <strong>de</strong>venir purement viscoplastique. En traction simple, l’effet <strong>de</strong> lavitesse <strong>de</strong> sollicitation, simulé avec un modèle élémentaire conduit à un effet visqueuxordinaire aux faibles vitesses, et à une saturation vers un modèle <strong>de</strong> plasticité instantanéeaux vitesses élevées, ce qui est conforme à l’expérience (figure 3.15a). Danschacun <strong>de</strong> ces essais, la vitesse <strong>de</strong> déformation inélastique est à dominante viscoplastiqueaux faibles vitesses, et purement plastique à forte vitesse (figure 3.15b).Avec les coefficients utilisés pour simuler la traction, les essais <strong>de</strong> fluage montrent,
Plasticité et viscoplasticité 3D 119 £¥¤ ¡ £ £§¦©¨¥£ ¢¡(unités : MPa, s)viscosité :K = 500 ; n = 7isotrope visqueux :R 0 = 0cinématique visqueux :C = 50000 ; D = 500isotrope plastique :R 0 = 140cinématique plastique :C = 50000 ; D = 500¢ ¢ Figure 3.14.puis traction à 10! ˙εInfluence du terme <strong>de</strong> couplage en fluage puis traction (fluage 555 h à 140 MPa,4 1 , référence obtenue en traction à ˙ε 4 s!1 10!s!en fonction du niveau <strong>de</strong> chargement, du fluage primaire ou du fluage secondaire, maissurtout la présence d’un écoulement viscoplastique significatif au-<strong>de</strong>ssous <strong>de</strong> la limited’élasticité apparente (figure 3.15c,d). Cet effet est en bon accord avec le fait que lalimite du domaine d’élasticité au sens <strong>de</strong> la plasticité (déformation rapi<strong>de</strong>) est plusélevée que celle qui concerne les déformations viscoplastiques (fluage).Il est possible, en fonction <strong>de</strong>s valeurs relatives <strong>de</strong>s coefficients correspondantà l’auto–écrouissage plastique, l’auto–écrouissage viscoplastique, et l’écrouissagecroisé, <strong>de</strong> rendre compte d’effets inverses <strong>de</strong> la vitesse dans certaines gammes <strong>de</strong>sollicitation, comme le montre la figure 3.16. En traction simple, le jeu choisi prévoitun effet ordinaire <strong>de</strong> la vitesse aux faibles vitesses <strong>de</strong> sollicitation, un maximum <strong>de</strong>contrainte pour une vitesse intermédiaire, et une chute <strong>de</strong> contrainte pour <strong>de</strong>s vitessesélevées. Un tel <strong>comportement</strong> est réaliste pour <strong>de</strong>s matériaux dans lesquels existe uneffet d’interaction dislocation–impuretés [BLA 87].Il est bien entendu possible d’écrire <strong>de</strong>s versions <strong>de</strong> ce type <strong>de</strong> modèle qui somment<strong>de</strong>ux déformations <strong>de</strong> même nature, plastique ou viscoplastique.3.10.6. Modèles à <strong>de</strong>ux mécanismes et un critère (2M1C)Après avoir exprimé plusieurs mécanismes, il est possible <strong>de</strong> combiner leur influencepour ne plus retrouver qu’un seul critère. Le modèle obtenu se retrouve alorsdans un cadre plastique indépendant du temps ou viscoplastique. Les <strong>de</strong>ux critères <strong>de</strong>l’équation 3.177 sont donc remplacés par un seul, par exemple [ZAR 87] :f ¢ ¡ J σ¨ ¥ Ẍ 1 ¡ 2 J σ¨ ¥ Ẍ 2 ¡ 2¢1 2¥ R (3.184)