Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 23, Numéro 1, janvier 1988
Page(s) 1 - 61
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:019880023010100
Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 1-61 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:019880023010100

Sur les lois de comportement viscoplastique à variables internes - Exemples de deux alliages industriels : inoxydable austénitique 17-12 SPH et superalliage INCO718

P. Delobelle

Laboratoire de Mécanique Appliquée, associé au CNRS, Faculté des Sciences et des Techniques, La Bouloie, route de Gray, 25030 Besançon Cedex, France


Abstract
The present paper is aimed at analysing the viscoplastic laws using internal variables worked out in France by the GRECO « Grandes déformations et endommagement » (large strains and damage), and the G.I.S. « rupture à chaud » (high temperature fracture). The behaviours, sometimes difficult to modelise, are described through the examples of two industrial alloys (stainless steels 17-12 SPH and Inco 718). Five different presentations will be considered, i.e. two unified models, a partitionning one and two multilayers (serie or parallel) ones. The thermodynamic basis of these models, together with the resulting definitions of the various internal variables derived from the thermodynamic potentials : free energy ψ and dissipative potential (f and/or Ω), are reviewed. Every model is considered from this point of view. Thus, for all of them, two types of variables are introduced : kinemmatical (tensor of the second order) and isotropic (scalar) ones. The way to derive many an information about the nature, the form and the identification of the various functionals aimed at modelling the viscoplastic behaviour (for instance the choice of Ω or the possible occurrence of recovery terms intrinsically related to time) from the analysis of pertinent experiments is described. In a non exhaustive way some capabilities exhibited by these models are reported. A conclusing section is devoted to future developments of these approaches, specially in the cases of those temperature ranges where the point defects-dislocations interactions are efficient and in that of the large field of out of phase multiaxial tests.


Résumé
Le but du présent article est d'effectuer un tour d'horizon sur les lois de comportement viscoplastique à variables internes développées en France au sein du GRECO « Grandes déformations et endommagement » et du GIS « Rupture à chaud ». On illustre, à l'aide de deux exemples d'alliages industriels (Inoxydable austénitique 17-12 SPH et Inconel 718), les comportements parfois complexes à modéliser. Cinq approches, d'origines différentes sont abordées, à savoir : deux unifiées, une partitionnée et deux approches multicouches (série et parallèle). On rappelle succinctement le cadre thermodynamique d'évolution de ces modèles qui conduit à la définition des différentes variables internes à partir des potentiels thermodynamiques (énergie libre ψ) et dissipatifs (f et/ou Ω). Chaque modèle est inséré dans ce contexte. Ainsi, pour l'ensemble de ces modèles, deux types de variables sont envisagés ; des variables cinématiques tensorielles d'ordre deux et des variables scalaires (isotropes). On montre comment l'analyse d'expériences bien réfléchies conduit à de nombreuses informations quant à la nature, la forme et l'identification des différentes fonctionnelles représentant le comportement (par exemple quant au choix de Ω et de l'éventuelle présence des termes de restauration intrinsèquement liés au temps). D'une façon non exhaustive, on présente quelques-unes des possibilités offertes par ces modèles. On conclut avec un paragraphe consacré aux développements futurs de ces approches, particulièrement dans le domaine des températures où les interactions dislocations-défauts ponctuels sont efficaces et pour le vaste champ des essais multiaxés hors phase.

PACS
6220F - Deformation and plasticity.
6220M - Fatigue, brittleness, fracture, and cracks.
6550 - Thermodynamic properties and entropy.
8140L - Deformation, plasticity and creep.
8140N - Fatigue, embrittlement, and fracture.

Key words
austenitic stainless steel -- chromium alloys -- fracture -- iron alloys -- molybdenum alloys -- nickel alloys -- niobium alloys -- plasticity -- thermodynamics -- viscoplastic laws -- internal variables -- GRECO -- large strains -- damage -- GIS -- high temperature fracture -- thermodynamic potentials -- free energy -- dissipative potential -- recovery terms -- point defect dislocation interactions -- FeCrNiC -- FeCrNiNbMo