Modeling of Microstructure Evolution Induced by Surface Mechanical Attrition Treatment in TWIP/TRIP Steels - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2020

Modeling of Microstructure Evolution Induced by Surface Mechanical Attrition Treatment in TWIP/TRIP Steels

Modélisation de l'évolution de microstructures induite par SMAT pour des aciers TWIP/TRIP

Zhenglin Chen
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1173068
  • IdRef : 262200287

Résumé

This work focuses on modeling the microstructure evolution induced by SMAT in TWIP and/or TRIP steels. The features of the generated gradient microstructure of a 304L TWIP/TRIP steel are characterized by SEM, XRD, and nanoindentation. Nanoindentation is applied on different layers for the investigation of the mechanical properties of the gradient microstructure. Based on the experimental results, a dislocation density model considering the influence of twinning and martensitic transformation of TWIP/TRIP steel is proposed to investigate the effect of SMAT controlling parameters. Then the dislocation density of the austenite and that of the martensite as well as the volume fraction of twinning and martensitic transformation during impact loading is numerically evaluated using a full finite element model. Afterwards, to study the evolution of the damage during the SMAT process, the damage was introduced in the dislocation density model. Finally, a dislocation density based visco-elastoplastic model considering the effect of grain size, dislocation density, twin, and strain rate was proposed to further understand the effect of impact loadings on the mechanical properties of TWIP/TRIP steel with gradient microstructure based on the results of nanoindentation tests. Then to study the overall elastoplastic response of the SMATed material, the rule of mixtures is used by considering the gradient material as a gradient structure consisting of different layers with distinct microstructures and mechanical properties.
Ce travail est centré sur la modélisation de l’évolution de microstructures induite par le procédé SMAT pour des aciers TWIP/TRIP. Les caractéristiques de base d’un acier TWIP/TRIP sont mises en évidence par MEB, DRX et nanoindentation. La nanoindentation est appliquée sur différentes couches pour l’étude des propriétés mécaniques du matériau à gradient de microstructure. Un modèle basé sur la densité de dislocations tenant compte de l’influence du maclage et de la transformation de phase martensitique dans un acier TWIP/TRIP est proposé pour étudier l’influence des paramètres induits par SMAT. Ensuite, la densité de dislocations dans l’austénite et celle dans la martensite ainsi que les fractions volumiques de macles et de martensite au cours d’un impact sont évaluées numériquement avec un modèle d’éléments finis. Par ailleurs, afin d’étudier l’évolution de l’endommagement pendant le processus d’impact, l’endommagement a été introduit dans le modèle de la densité de dislocations. Enfin, un modèle visco-élastoplastique basé sur la densité de dislocations considérant l’effet de la taille de grain, le maclage et le taux de déformation a été proposé afin de mieux comprendre les effets du SMAT sur les propriétés mécaniques d’un acier TWIP/TRIP avec gradient de microstructure. Ainsi, pour étudier la réponse globale du matériau SMATé, la loi de mélange est utilisée en considérant le gradient du matériau comme une structure composée de différentes couches avec des microstructures et des propriétés mécaniques différentes.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03808689 , version 1 (10-10-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03808689 , version 1

Citer

Zhenglin Chen. Modeling of Microstructure Evolution Induced by Surface Mechanical Attrition Treatment in TWIP/TRIP Steels. Materials and structures in mechanics [physics.class-ph]. Université de Technologie de Troyes, 2020. English. ⟨NNT : 2020TROY0017⟩. ⟨tel-03808689⟩
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