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

Published online by Cambridge University Press:  09 July 2008

Guillaume Kermouche ,
Étienne Barthel ,
Laëtitia Tang  and
Damien Vandembroucq
Guillaume Kermouche
Affiliation:
Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, UMR 5513 CNRS/ECL/ENISE/ENSMSE, École Nationale d'Ingénieurs de Saint-Étienne, 58 rue Jean Parot, 42023 Saint-Étienne Cedex 2, France
Étienne Barthel
Affiliation:
Surface du verre et interfaces, UMR 125 CNRS/Saint-Gobain, 39 quai Lucien Lefranc, 93303 Aubervilliers Cedex, France
Laëtitia Tang
Affiliation:
ESI Group, ESI France – ESI Group, Le Récamier, 70 rue Robert, 69458 Lyon Cedex 06, France
Damien Vandembroucq
Affiliation:
Surface du verre et interfaces, UMR 125 CNRS/Saint-Gobain, 39 quai Lucien Lefranc, 93303 Aubervilliers Cedex, France
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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.

Keywords

Glasspressure dependent plasticitynanoindentationscratchdensificationfinite-element methodVerrematériaux poreuxnanoindentationrayuredensificationéléments-finis
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 9 , Issue 2 , March 2008 , pp. 145 - 151
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2008

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