A physically-based formulation for texture evolution during dynamic recrystallization. A case study of ice

Année de publication

2024

La recristallisation dynamique peut avoir un impact important sur le développement des textures pendant la déformation des matériaux polycristallins à haute température, en particulier pour les matériaux présentant une forte anisotropie viscoplastique comme la glace. En raison de cette anisotropie, la recristallisation est essentielle pour assurer la compatibilité des déformations et le développement des textures conduit à un adoucissement anisotrope. Une prédiction précise de l'effet de la recristallisation sur l'évolution de la texture de la glace est donc cruciale pour tenir compte de l'anisotropie mécanique induite par la texture dans les modèles à grande échelle de l'écoulement de la glace. Pourtant, cette prédiction reste un défi. Nous proposons une nouvelle formulation pour modéliser l'évolution de la texture due à la recristallisation dynamique, basée sur des observations de l'évolution de la microstructure et de la texture de la glace se déformant par fluage de dislocations et recristallisation dynamique. Cette formulation repose sur un attracteur d'orientation qui maximise la contrainte de cisaillement résolue sur le système de glissement le plus facile dans le cristal. Elle est mise en oeuvre dans l'équation décrivant l'évolution de l'orientation du cristal avec la déformation et couplée à une loi viscoplastique anisotrope qui fournit la réponse mécanique du cristal de glace. Cet ensemble d'équations, qui constitue le coeur du modèle R3iCe, est résolu par une méthode d'éléments finis avec un schéma semi-implicite codé à l'aide de la bibliothèque Rheolef. Le logiciel libre R3iCe qui en résulte est validé par comparaison avec des données de fluage en laboratoire pour des polycristaux de glace soumis à une compression uniaxiale, à un cisaillement simple et à une tension uniaxiale. Il reproduit correctement l'évolution de la texture et l'adoucissement mécanique observés lors de l'expérience pendant le fluage tertiaire. Bien que la formulation actuelle soit trop coûteuse en temps pour une mise en oeuvre directe dans des modèles d'écoulement de glace à grande échelle, R3iCe peut être utilisé pour ajuster la paramétrisation utilisée pour mettre en oeuvre l'anisotropie induite par la texture dans ces modèles. La validation a été effectuée pour la glace, mais l'implémentation de R3iCe est générique et s'applique à tout matériau dont le comportement peut être décrit de manière adéquate à l'aide d'une loi d'écoulement anisotrope.</div>

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