Topic description
La fabrication additive métallique par fusion laser sur lit de poudre (LPBF) permet de produire des pièces de géométrie complexe en acier inoxydable L mais confère au matériau des propriétés mécaniques fortement anisotropes, en particulier sous sollicitations cycliques. Cette thèse s'inscrit dans la continuité de travaux expérimentaux et numériques menés au laboratoire SYMME sur la fatigue du L-LPBF. Elle vise à développer deux approches de modélisation physiques et complémentaires du comportement élasto-visco-plastique cyclique de ce matériau : (i) une approche compartimentée, fondée sur une description stochastique des propriétés granulaires identifiées par Dynamique des Dislocations Discrètes (DDD), intégrée dans un code Eléments Finis interne ; (ii) une approche thermodynamique basée sur le formalisme DNLR (Distribution of Non-Linear Relaxation), qui décrit le comportement du matériau sans seuil d'élasticité strict, par un spectre de temps de relaxation non-linéaires. Ces deux approches seront calibrées et validées par confrontation avec une campagne expérimentale dédiée, incluant des essais de traction monotone, de fatigue, de relaxation et de recouvrance réalisés sur les moyens matériels de caractérisation mécanique du laboratoire. L'objectif final est de disposer d'outils prédictifs robustes pour l'orientation optimale d'impression et la durée de vie des composants L-LPBF.
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Metal additive manufacturing by laser powder bed fusion (LPBF) enables the production of complex-geometry parts in L stainless steel but imparts strongly anisotropic mechanical properties, particularly under cyclic loading. This thesis builds upon experimental and numerical work carried out at the SYMME laboratory on the fatigue behaviour of L-LPBF. It aims to develop two complementary physics-based modelling approaches for the cyclic elasto-visco-plastic behaviour of this material: (i) a compartmentalised approach, based on a stochastic description of grain-scale properties identified by Discrete Dislocation Dynamics (DDD) and implemented in an in-house Finite Element code; (ii) a thermodynamic approach based on the DNLR (Distribution of Non-Linear Relaxation) formalism, which describes material behaviour without a strict yield stress through a spectrum of non-linear relaxation times. Both approaches will be calibrated and validated against a dedicated experimental campaign, including monotonic tensile, fatigue, relaxation and recovery tests performed on the mechanical characterisation equipment available in the laboratory. The ultimate goal is to provide robust predictive tools for optimal print orientation and fatigue life assessment of L-LPBF components.
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Début de la thèse : 01/10/
Funding category
Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
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