Analyse phénoménologique

Le matériau étudié est à l'échelle microscopique un amas discontinu de grains et de pores, il demeure cependant possible de le considérer comme un milieu continu fortement compressible. Ses propriétés sont identifiables au travers de la mise en uvre d'un ensemble varié de dispositifs. Il ne sera alors plus fait référence au cours de ce chapitre aux évolutions intervenant à l'échelle de quelques grains. Par le point de vue adopté, les propriétés sont alors décrites par des quantités propres à un comportement moyen macroscopique (volume des échantillons de l'ordre du centimètre cube), ainsi que le schématise la figure 2.2.3.

Figure 2.2.3: Mesure de la déformation en fonction de la contrainte appliquée

Le comportement une fois identifié peut être, sous cette forme d'analyse, plus rapidement intégré dans un code de calculs par éléments finis. Les phénomènes et mécanismes caractéristiques du procédé sont couplés au cours des différentes phases de la mise en forme. Il convient à cet égard d'identifier des essais permettant d'isoler un mécanisme particulier pour en déterminer l'influence et les paramètres pertinents. Parmi ces mécanismes, le chapitre 1 a mis en évidence la densification de la poudre, le frottement entre la poudre et l'outillage, les rebonds élastiques et, sous certaines conditions, la fissuration de la pièce. Cette liste met en évidence que le comportement de la poudre joue, de manière évidente, un rôle central. Par ailleurs, elle suggère que de nombreux essais mécaniques doivent être utilisés pour circonscrire le comportement de la phase de compression à la phase d'éjection. Les dispositifs expérimentaux et les chaînes de mesures qui y sont rattachées sont parfois complexes à mettre en uvre. A titre d'exemple, l'étude du comportement en fin de compression requiert des dispositifs permettant d'atteindre des pressions de confinement très élevées ce qui conduit à des difficultés techniques. En effet, lorsque le pression est élevée, les capteurs de pressions utilisés ne sont alors pas aptes à mesurer précisément les faibles pressions. En particulier, ceci induit des incertitudes de mesures des variables à décrire, ces imprécisions étant inhérentes à la fois à la complexité éventuelle de l'essai et au comportement parfois très spécifique des poudres industrielles comprimées à vert. Les paragraphes suivants décrivent de manière succincte une revue d'essais dont certains sont particulièrement classiques au domaine de la caractérisation des matériaux. Il s'agit surtout par cette revue de mettre en relief le comportement des poudres industrielles, de justifier les variables et les mécanismes à retenir pour la modélisation. Avant de considérer les résultats des mesures, il est a priori convenable de considérer que de nombreux paramètres et effets pourraient être observés. La liste des variables utiles et des mécanismes envisageables concernerait les aspects suivants : la densité courante, les déformations et leurs dérivées temporelles, les contraintes et leurs dérivées temporelles, le frottement, les contraintes limites à la rupture, les effets de la température et de l'histoire de chargement. L'identification des variables et mécanismes pertinents est efficacement menée au travers des expériences qui caractérisent le comportement des massifs de poudre. Compte tenu de la richesse des chemins de sollicitations caractéristiques du procédé et des possibilités d'investigation de chaque dispositif, un usage courant consiste à décrire le comportement mécanique dans l'espace des invariants. Dans le cas particulier des contraintes, l'espace des invariants est classiquement décrit par trois quantités respectivement nommées la pression isotrope (p), la contrainte équivalente de Von Mises (q) et l'angle de phase dans le plan déviatoire $\theta$ (voir figure 2.2.4).

Figure 2.2.4: Espace des contraintes principales dans lequel est représenté un plan contraintes isotropes-contraintes équivalentes de Von Mises.

Il est à noter que certains dispositifs utiles à la caractérisation des poudres métalliques sont également employés dans le domaine de la géomécanique (milieux granulaires).