Roberval


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Bouvier Salima

Professeur des Universités - UTC

Directrice du Département Génie Mécanique, UTC

Responsable Equipe de Recherche : Matériaux et Surface

Contact : salima.bouvier@utc.fr

Thèmes de recherche

- Modélisation du comportement élasto(visco-)plastique et application dans l’étude du contact rugueux
- Analyse multi-échelle du comportement des matériaux de structure
- Caractérisation, modélisation et identification du comportement non linéaire. Effets sur la simulation de procédés de mise en forme
- Modélisation des effets couplés de la texture et de la microstructure

Recherches actuelles

Il s’agit de développer des modèles de comportement elasto(visco-)plastique 3D (i) phénoménologique, (ii) à base physique issus d’approche de type Kocks-Mecking-Estrin ou (iii) multi-échelle par des approches d’homogénéisation en prenant en compte le comportement à des échelles fines. Les modèles développés visent à décrire le comportement des matériaux en proche surface pour l’étude des phénomènes de contact sous sollicitations 3D avec prise en compte de la morphologie de surface et son évolution (en collaboration avec M. Bigerelle & P.E. Mazeran). Pour les applications tribologiques (étude du frottement, de l’usure…), le comportement des matériaux dans les modèles semi analytiques en mécanique de contact est souvent limité aux cas purement élastique ou élastique-parfaitement plastique. Des développements pour prendre en compte un comportement de nature elasto(visco-)plastique sont nécessaires pour des prédictions plus fiables du comportement dans le cas de sollicitations complexes. Les approches basées sur les modèles semi-analytiques (en collaboration avec A. Jourani) sont confrontées avec les prédictions issues de simulations par éléments finis 3D de contact sur surfaces rugueuses menées par B. Hagege, afin d’examiner la validité des hypothèses simplificatrices des modèles semi-analytiques. Par ailleurs, des études exploratoires visant à examiner les effets des calculs 2D versus 3D pour un large panel de morphologies de surfaces sont menées afin d’identifier les critères de validité des prédictions dans le cas de simulations 2D.

Autres travaux de recherche

Ces travaux visent à comprendre et à caractériser les mécanismes à l’échelle mésoscopique qui régissent l’anisotropie du comportement à l’échelle macroscopique. Plusieurs axes sont développés :

I – Analyse multi-échelle du comportement des matériaux de structure (micro-allié, biphasé, multiphasé à transformation de phase,…).

Ce thème à caractère expérimental a été développé dans le cadre du travail de thèse de [B. Gardey, 2005] en co-direction avec B. Bacroix puis [ A. Aouafi, 2009] en co-direction avec M. Gaspérini et se poursuit dans la thèse de N. Benmhenni. Il s’agit d’approfondir et d’étendre à d’autres classes de matériaux, les relations microstructure–texture–comportement mécanique préalablement étudiées pour les aciers monophasés de type ferritique. L’analyse des mécanismes de déformation est menée dans le cadre de sollicitations mécaniques très diversifiées (chargement monotone et non-proportionnel en quasi-statique). Les contributions respectives du durcissement géométrique et structural sur le comportement macroscopique, sont examinées au travers de calculs par un modèle micromécanique. L’originalité des travaux menés porte sur les aspects grandes déformations et sollicitations non proportionnelles. Ces travaux se poursuivent actuellement par le développement de modèles de comportement de type Kocks-Mecking-Estrin (thèses de A. Aouafi et T. Carvalho-Resende) prenant en compte la description de la microstructure initiale du matériau et son évolution (fraction volumique des phases en présence, effet de taille moyenne de grains,…).

II – Caractérisation, modélisation et identification du comportement non linéaire. Effets sur la simulation de procédés de mise en forme.

Le contexte général concerne les matériaux de faible épaisseur pour des applications en mise en forme. La caractérisation du comportement est effectuée en prenant en compte les effets de changements de trajets de déformation sur l’évolution de l’écrouissage pour une large classe de matériaux métalliques. Des applications spécifiques dans le cas de matériaux de très faible épaisseur pour le domaine du packaging sont actuellement menées dans le cadre du travail de thèse de [C. Luis, 2011] en co-direction avec M. Gaspérini, où les changements de trajets portent sur les effets du temper rolling sur le comportement ultérieur des matériaux. La description et l’identification des lois de comportement sont réalisées pour une variété de modèles phénoménologiques dits classiques pour leur large emploi dans la littérature (e.g. Swift, Prager, Armstrong-Frederick,…) ou avancés pour leur capacité à décrire des régimes transitoires d’écrouissage liés aux changements de trajets de déformation. Plusieurs stratégies d’identification des paramètres des lois d’écrouissage sont proposées avec des applications dans le cadre de la prise en compte de la sensibilité à la vitesse de déformation (i.e. recours aux simulations par éléments finis pour le traitement des données expérimentales), ou de la prise en compte d’essais hétérogènes et des techniques de mesure de champ cinématique dans l’identification des lois de comportement.

Ces travaux ont conduit à une réflexion sur l’importance et l’impact de la modélisation et de l’identification du comportement sur la qualité des simulations en éléments finis par confrontation essai/calcul (e.g. phénomènes de localisation, contraintes résiduelles,…).

III – Modélisation des effets couplés de la texture et de la microstructure

Ce thème a été initié lors du séjour post-doctoral de T. Balan au LPMTM et s’est poursuivi lors du travail de thèse de [M. Rabahallah, 2007] en co-direction avec B. Bacroix et en co-tutelle avec l’Université de Metz (T. Balan et G. Ferron). Il s’agit d’une description de l’anisotropie de texture au moyen des potentiels plastiques définissant des surfaces de plasticité analytiques dans l’espace des vitesses de déformation. Ces potentiels plastiques sont identifiés à partir des isopotentiels calculées par un modèle micromécanique en utilisant des mesures de texture cristallographique. Plusieurs potentiels plastiques (quadratiques et non quadratiques) de la littérature sont examinés afin d’analyser leur capacité à décrire une variété de matériaux anisotropes à symétrie cubique. Différentes stratégies d’identification des paramètres des potentiels sont examinées prenant en compte ou pas des données issues des essais mécaniques. Un couplage des potentiels plastiques adoptés à différentes lois d’écrouissage décrivant les effets des évolutions microstructurales, est proposé dans un formalisme éléments finis. Ainsi il est possible d’analyser les effets des évolutions de texture et/ou de microstructure sur le comportement des matériaux en mise en forme sans risque d’accroître de manière excessive les temps de calcul.

Formation & Parcours de recherche

  • Juin 2006 : Habilitation à Diriger des Recherches, Spécialité Sciences de l’Université Paris 13
  • Janvier 1995 : Thèse de Doctorat mention Sciences pour Ingénieur de l’Université de Franche-Comté
  • Octobre 1991 : Diplôme d’Etudes Approfondies en Génie-Mécanique de l’Université de Nantes, Option Mécanique, Matériaux et Mise en œuvre
  • Juin 1991 : Diplôme d’ingénieur de l’Ecole Nationale Supérieure de Mécanique de Nantes (Ecole Centrale de Nantes), Option Génie-Mécanique, Conception et Fabrication

Publications récentes

Articles

2012

  • S. Bouvier, N. Benmhenni, W. Tirry, F. Gregory, T. Chauveau and O. Cazacu, « Hardening in relation with microstructure and texture evolution of high purity α-titanium deformed under monotonic and cyclic simple shear loadings at room temperature », accepted in Material Science and Engineering A.

2011

  • K. Yoshida, R. Brenner, B. Bacroix and S. Bouvier, « Numerical study on work-hardening behavior of 2 single- and dual-phase steels under two-stage loading paths », Material Science and Engineering A 528, 1037-1046.
  • B. Hagege, S. Bouvier, P.-E. Mazeran and M. Bigerelle, « 3D Finite element model of elastoplastic contact on the double sinus rough surface », Journal of Physics : Conference Series 311, 012011.
  • M. Bigerelle, T. Mathia and S. Bouvier, « The multi-scale analysis and modeling of abrasion with the grit size effect on grinded surfaces », In press Wear.
  • Plasticity of Crystalline Materials : From dislocations to Continuum (2011). Ed. I.R. Ionescu, S. Bouvier, O. Cazacu and P. Franciosi, Wiley, ISBN 978-1-84821-278-7.

2010

  • W. Tirry, F. Coghe, S. Bouvier , M. Gaspérini, L. Rabet and D. Schryvers, « A Multi-scale characterization of deformation twins in Ti6Al4V sheet material deformed by simple shear », Material Science and Engineering A 527, 4136-4145.

2009

  • C. Luis, M. Gaspérini, S. Bouvier and J. J. Li, « Effect of temper rolling on the mechanical behaviour of thin steel sheets under monotonous and reverse simple shear tests », International Journal of Material Forming, Vol. 2, Supplement 1, 471-474.
  • M. Rabahallah, T. Balan, S. Bouvier, B. Bacroix, F. Barlat, K. Chung and C. Teodosiu, « Parameter identification of advanced plastic strain rate potentials and impact on plastic anisotropy prediction », International Journal of Plasticity 25, 491-512.
  • J.L. Dournaux, S. Bouvier, A. Aouafi and P. Vacher, Full field measurement technique and its application to the analysis of materials behaviour under plane strain state mode », Materials Science & Engineering A 500, 47-62.
  • M. Rabahallah, S. Bouvier, T. Balan and B. Bacroix, « Numerical simulation of sheet metal forming using anisotropic plastic potentials », Materials Science & Engineering A 517, 261-275.
  • M. Rabahallah, T. Balan, S. Bouvier and C. Teodosiu, « Time integration scheme for elastic-plastic models based on anisotropic strain-rate potentials », International Journal for Numerical Methods in Engineering 80, 381-402.
  • K. Yoshida, R. Brenner, B. Bacroix and S. Bouvier, « Influence of constitutive laws on self-consistent estimates for rate-independent plasticity of polycrystals », Europeen Journal of Mechanical – A/Solid 28, 905-915.
  • G. Dirras, S. Bouvier, J. Gubicza, B., Hasni, B. and T. Szilágyi, « Mechanical properties under monotonous and cyclic loadings at finite strain of ultrafine-grained nickel polycrystals processed by spark plasma », Material Science and Engineering A 526, 201-210.

2008

  • L. Duchêne, T. Lelotte, P. Flores, S. Bouvier, A-M. Habraken, « Rotation of axes for anisotropic metal in FEM simulations », International Journal of Plasticity 24, 397-427.

2007

  • D. Kim, F. Barlat, S. Bouvier, M. Rabahallah, T. Balan and K. Chung, « Non-quadratic anisotropic potential based on linear transformation of plastic strain rate », International Journal of Plasticity 23, 1380-1399.

2006

  • S. Bouvier, H. Haddadi, P. Levee and C. Teodosiu, « Simple shear tests : experimental techniques and characterization of the plastic anisotropy of rolled sheets at large strains », Journal of Materials Processing & Technology 172, 96-103.
  • S. Bouvier, B. Gardey, H. Haddadi and C. Teodosiu, « Characterization of the deformation-induced plastic anisotropy of rolled sheets by using sequences of simple shear and uniaxial tensile tests », Journal of Materials Processing & Technology 174, 115-126.
  • H. Haddadi, S. Bouvier, M. Banu, C. Maier and C.Teodosiu, « Towards an accurate description of the anisotropic behaviour of sheet metals under large plastic deformations : Modelling, numerical analysis and identification », International Journal of Plasticity 22, 2226-2271.
  • S. Bouvier and A. Needleman, « Simulation of plane strain single crystal indentation », Modelling and Simulation of Material Science and Engineering 14, 1105-1125.

2005

  • S. Bouvier, J.L. Alves, M.C. Oliveira, L.F. Menezes (2005), « Modelling of Anisotropic work-hardening behaviour of metallic materials subjected to strain path changes », Computational Materials Science 32, 301-315.
  • B. Gardey, S. Bouvier, V. Richard and B. Bacroix (2005), « Texture and dislocation substructures observation in a dual phase steel under strain path changes at large deformation », Materials Science and Engineering : A 400-401, 136-141.
  • B. Gardey, S. Bouvier, and B. Bacroix (2005), « Correlation between the macroscopic behaviour and the microstructural evolutions during large plastic deformation of a dual phase steel », Metallurgical and Materials Transactions A 36A, 2937-2945.
  • S. Bouvier, B. Gardey, T. Chauveau and B. Bacroix (2005), « The effect of strain path change on the texture evolution at finite strain of dual phase steels : Numerical and Experimental investigations », Materials Science Forum 495-497, 1097-1102.

Direction de thèses en cours

  • T. Carvalho-Resende Contribution to modeling the anisotropic behavior of metals for industrial applications – Microstructural consideration for metal forming processes, Soutenance prévue 16 Février 2012.
  • N. Benmhenni Caractérisation et modélisation du comportement mécanique des alliages de titane polycristallins, Soutenance prévue fin Février 2012, Thèse préparée à l’Université Paris13.
  • J. Marteau Contribution à la modélisation du comportement des matériaux métalliques en ingénierie des surfaces et développement d’approches expérimentales innovantes, Depuis Octobre 2010.
  • Y. Xia A multi-scale hardness measurement to robust constitutive law estimation, Depuis Octobre 2010.
  • X. Wang Hardening and Plastic anisotropy of Zn–Cu–Ti hcp material. Experimental investigation and Modeling, Depuis Novembre 2011.