Variation et cohérence du module d’Young de l’acier

Le module d’Young des métaux mesuré mécaniquement est constamment inférieur à celui mesuré physiquement, en particulier après une déformation plastique. De plus, le comportement de chargement et de déchargement nominalement élastique n’est pas linéaire ; il présente une courbure et une hystérésis significatives. Bien que de nombreux rapports sur ce que l’on appelle « l’effet du module » aient été publiés, on ne connaît pas la cohérence du comportement entre les catégories d’acier, ou au sein d’une même catégorie produite par des méthodes et des fournisseurs différents. En d’autres termes, il existe peu d’informations sur la nécessité pour les fabricants de mesurer et de contrôler le module mécanique pour chaque bobine d’acier afin de garantir des simulations précises, un formage cohérent et un comportement fiable en service. Pour répondre à ces questions, 12 aciers (4 qualités différentes : IF, HSLA, DP600, DP980 ; 3 producteurs par qualité) ont été soumis à des mesures de module de haute précision à l’aide d’essais mécaniques, d’une analyse de l’amortissement de la fréquence de résonance et de techniques d’écho d’impulsion ultrasonique. Toutes ces mesures montrent une cohérence remarquable non seulement entre les fournisseurs mais aussi entre les grades. Le principal déterminant de l’hystérésis/courbure de la réponse contrainte-déformation s’est avéré être la contrainte d’écoulement nominale de l’alliage. Les autres variations du module mécanique global sont mineures par rapport à l’hystérésis/courbure. Les conclusions suivantes ont été tirées : 1) il n’y a pas de différence significative entre les fournisseurs d’une même nuance d’acier, 2) il y a très peu de différences entre les nuances d’acier, à l’exception de celles attribuables à des résistances différentes, 3) le déchargement et le rechargement mécaniques après pré-déformation sont similaires, 4) les cycles de chargement et de déchargement cycliques n’ont pas d’effet cumulé, sauf par un changement mineur de la contrainte d’écoulement, et 5) le module initial de chargement ou de déchargement est très similaire au module physique, mais la pente mesurée mécaniquement se dégrade très rapidement au fur et à mesure du chargement ou du déchargement, et atteint un plateau même pour une petite déformation (<2%). Le comportement mesuré lors du déchargement et du rechargement est plus cohérent et reproductible que lors du chargement initial, et le comportement lors du déchargement est plus cohérent et reproductible que le comportement lors du rechargement. Par conséquent, il est recommandé d’utiliser le déchargement après la pré-déformation pour représenter le plus précisément possible l’ensemble du comportement non linéaire nominalement élastique.

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