PhD position: “Amélioration d’un modèle de champ moyen dédié à la simulation de recristallisation”

D’innombrables produits impliqués dans notre vie quotidienne dépendent de pièces métalliques vitales. L’optimisation de ces pièces nécessite une connaissance de l’évolution des propriétés des matériaux lors des opérations de formage. Bien que la compréhension des phénomènes métallurgiques sous-jacents se soit améliorée grâce au progrès continu des installations expérimentales, l’intérêt pour des simulations de plus en plus fines et prédictives s’est récemment accru. Dans ce contexte émergent de «métallurgie numérique», le consortium DIGIMU a deux objectifs principaux. La première consiste à développer un cadre numérique multi-échelles efficace spécialement conçu pour s’attaquer à ces problèmes. La seconde consiste à amener les méthodes numériques correspondantes à un niveau de maturité industrielle,

Dans ce contexte, des modèles plein champ et champ moyen dédiés à la simulation des phénomènes de recristallisation sont développés. Les approches plein champ impliquent la description de la topologie complète des microstructures considérées (grains, phases …) tandis que les modèles de champ moyen utilisent des descriptions approximatives. Les approches plein champ impliquent la discrétisation de la microstructure où les modèles de champ moyen peuvent être phénoménologiques ou basés sur des équations simplifiées prédisant les évolutions des attributs de la microstructure (valeurs moyennes voire répartition des principales caractéristiques). Si les approches plein champ restent plus précises, leur coût numérique est généralement tel que ces méthodes ne peuvent être envisagées à l’échelle d’une pièce industrielle. Ici apparaît l’intérêt des méthodes de champ moyen,

L’équipe DIGIMU développe les deux approches en tandem, ce qui permet un enrichissement mutuel. Certaines équations de champ principales peuvent ensuite être utilisées dans des simulations de champ complet et les simulations de champ complet peuvent être considérées comme des tests numériques pour discuter / améliorer les modèles de champ moyen. Dans ce contexte, un nouveau modèle de champ moyen a été récemment développé [1]. Si ce modèle a déjà démontré son intérêt sur certains aciers inoxydables subissant une recristallisation dynamique discontinue (DDRX), il doit être encore amélioré et étendu.

Différents éléments seront considérés lors de cette thèse:

• les équations dédiées à la nucléation ou à l’apparence des grains de ReX seront améliorées,
• les mécanismes post-dynamiques et statiques seront pris en compte,
• la plage de validité si les termes de déformation et de vitesse de déformation seront élargis.

De plus, les développements qui en résulteront seront préparés pour être intégrés dans le progiciel FORGE®, qui est un outil de diffusion mondial pour la simulation thermomécanique des processus industriels.