Comportement thermomécanique des films minces en Alliages à Mémoire de Forme

Objectif

  • Disposer d'une modélisation tenant compte des effets de taille et d'échelle observés au niveau des films minces en alliages à mémoire de forme (AMF) (utilisation d'une approche non locale)
  • Développement des éléments finis spécifiques intégrant les ddl nécessaires à l'exploitation par des codes de calcul de ces lois de comportement pour le dimensionnement des micro-composants.

Modélisation du comportement des AMF

  • Formulation basée sur l'approche thermodynamique des matériaux standard généralisés
  • Trois variables internes sont considérées afin de décrire les mécanismes de transformation, de réorientation et de maclage de la martensite
  • L'énergie libre de Gibbs est adoptée comme potentiel thermodynamique
  • Résolution numérique implicite tenant compte de la gestion des chargements partiels (boucles internes), de la saturation et de la différence traction compression
  • Prise en compte de la spécificité des certains alliages à mémoire de forme (plastification dans des précipités ductiles, effets de taille ou d'échelle dans les films minces, couplage plasticité transformation de phase)

Approche non locale : cas des films minces en AMF

  • Lois basées sur une approche non locale intégrant l'effet du voisinage sur le comportement d'un point matériel
  • Prise en compte des hétérogénéités matérielles induites par le faible nombre de grains suivant l'épaisseur et les effets de tailles et d'échelles observés dans les films minces
  • Utilisation des grandeurs locales et d'autres non locales. L'interfaçage de ce type de lois n'est pas possible avec les éléments finis classiques d'où la nécessité de développer des éléments spécifiques et adaptés

Éléments finis spécifiques : approche non locale

  • Développement d'éléments finis spécifiques
  • Adaptés au comportement des AMF formulé en approche non locale avec d.d.l (degrés de liberté) de déplacements et fraction volumique non locale de martensite
  • Application à la localisation de transformation dans les fils et films minces en AMF superélastiques
  • Application au dimensionnement des micro-composants par éléments finis (micro-actionneur en AMF NiTi d'une micropompe)

Collaboration scientifiques nationales et internationales, réseaux

  • Texas A&M University (USA)
  • Institut de Physique de Prague (République Tchèque)
  • Université de Monastir (Tunisie)
  • Arts et Métiers ParisTech
  • Université de Franche Comté

Collaborations industrielles

  • Schlumberger
  • Mémometal
  • Dentsply-Maillefer

Contact

Tarak Ben Zineb, tarak.ben-zineb AT esstin.uhp-nancy.fr