Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 649-659 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:01988002304064900

Internal variables and phenomenological models for metals plasticity

F. Sidoroff

Laboratoire de Mécanique des Solides, Ecole Centrale de Lyon, GRECO, 36 avenue Guy de Collongue, B.P. 163, 69131 Ecully Cedex

Abstract
This paper aims towards a presentation of the general structure of the phenomenological models presently used for the macroscopic description of metal plasticity and a discussion of their interaction with microstructural investigation. Attention is concentrated on internal variables modelization which, from the very beginning, must include some ideas about the microstructural material state. After a presentation of the basic mechanical and thermodynamical framework, the classical models will be described through the usual internal variables, the associated thermodynamic forces and the microstructural features they are supposed to take into account. Some approaches will then be presented to give a deeper microstructural content to these models. A distinction will be made between micromechanical approaches and qualitative use of microstructural informations. This methodological discussion will be illustrated by some recent works and models, and concluded by some examples showing the necessity to combine these two approaches. The concept of internal stress will also be discussed. As a conclusion the need for an increasing interaction between the mechanics and physics of materials will be advocated.

Résumé
L'objectif de cette présentation est de dégager la structure générale des modèles phénoménologiques habituellement utilisés pour la description macroscopique du comportement plastique des métaux. Ceci permettra de discuter l'interaction de ces modèles avec les travaux menés sur l'analyse microstructurale. On se limitera aux modèles avec variables internes, car ceux-ci doivent par principe inclure dès le début une certaine vision de l'état microstructural du matériau. Après avoir présenté le cadre mécanique et thermodynamique de base, on décrira les modèles classiques au travers des variables internes qu'ils introduisent, des forces thermodynamiques associées et des mécanismes microscopiques qu'elles sont censées prendre en compte. On présentera ensuite les approches qui permettent de donner à ces modèles un contenu microstructural plus grand. On établira une distinction entre l'approche micromécanique et l'utilisation phénoménologique d'informations microstructurales. Cette discussion méthodologique sera illustrée de quelques modèles tirés de travaux récents. On concluera par quelques exemples combinant ces deux approches. On discutera également la notion de contrainte interne. En conclusion, on plaidera pour un rapprochement entre la mécanique et la physique des matériaux.

PACS
6220F - Deformation and plasticity.
6480G - Microstructure.
8140L - Deformation, plasticity and creep.

Key words
crystal microstructure -- internal stresses -- phenomenological models -- metals -- plasticity -- internal variables modelling -- microstructural material -- thermodynamic forces -- micromechanical -- internal stress