Identification des paramètres de lois de comportement des métaux par test d'indentation sphérique

Identification of the parameters of metals behaviour laws by spherical indentation test

¹ LA.R.M.A.U.R., FRE CNRS 2717, Campus de Beaulieu, Université de Rennes 1, 35042 Rennes Cedex, France
² L.G.2M. Université de Bretagne-Sud, rue de Saint-Maudé, BP 92116, 56321 Lorient Cedex, France

Reçu : 31 Mars 2009
Accepté : 8 Avril 2009

Résumé

Nous présentons de récents résultats obtenus dans la caractérisation du comportement mécanique des métaux par un test d'indentation sphérique. Une première approche développée précédemment par les auteurs a été appliquée à trois aciers présentant des microstructures différentes. Cette approche est basée sur l'inversion d'un modèle de la courbe de chargement F(h) et permet d'obtenir, dans certains cas, une bonne approximation de la courbe de traction du matériau. Nous présentons l'application de cette approche par l'utilisation de deux indenteurs dont l'un n'a pas un profil parfaitement sphérique. Il est alors démontré que les théories de l'indentation sphérique peuvent être appliquées sur ce type d'indenteur avec une fonction de correction adéquate. De plus, le cas de l'acier austénitique 316L a révélé l'importance de l'écrouissage de surface et de la préparation de l'échantillon. L'hypothèse d'un comportement élasto-plastique à écrouissage isotrope n'étant pas suffisante pour décrire correctement la totalité de la courbe d'indentation, nous proposons l'application de la méthode inverse pour déterminer les paramètres de la loi à écrouissage mixte de Chaboche.

Abstract

Instrumented indentation consists in measuring simultaneously indentation load F and the displacement h of the indenter into the sample. This technique can be used to characterize materials. An F(h) model depending on the two parameters of isotropic hardening power laws has been developed. In some cases, a first approach based on the inversion of the F(h) model allows a good evaluation of the stress-strain curve. This approach has been applied with two indenters, the shape of which is not perfectly spherical, on three steels with different microstructures. The results are quite good. However, the influence of work hardening due to surface preparation is revealed on the case of austenitic steel 316L. Moreover, it has been observed that isotropic hardening is not sufficient to describe the unloading and reloading during an indentation test. Thus, models combining both isotropic and kinematics hardening are used to describe the whole indentation test. They depend on many parameters; an approach by inversion of models becomes then difficult. We finally propose the use of inverse analysis approach on indentation tests in order to determine the parameters of these behaviour models.