Modélisation élastoplastique de la densification des verres de silice sous des sollicitations de contact à l'échelle micrométrique

Abstract

Les verres de silice rompent de manière fragile aux échelles supérieures au micron mais présentent une réponse plastique aux échelles inférieures. Plus particulièrement, ils se densifient de façon irréversible sous des sollicitations de contact. Dans cet article, nous présentons une loi de comportement mécanique permettant de reproduire ce phénomène. Les paramètres matériaux sont identifiés par comparaison entre des résultats de simulations numériques par éléments-finis de l'essai de nanoindentation et des résultats expérimentaux telles que la courbe force-enfoncement et une cartographie de densification obtenue par spectroscopie Raman. Nous utilisons ensuite cette loi pour prédire la distribution de densification obtenue après indentation Vickers tridimensionnelle et indentation Cube Corner. Une simulation numérique de rayure est aussi effectuée permettant d'obtenir une première idée de la densification de ces matériaux sous ce type de sollicitations. Ces différents résultats montrent que la zone densifiée sous ces différents types de chargement est toujours de l'ordre de la taille du contact.