Détermination des paramètres des lois de comportement à partir de la courbe de nanoindentation et de la topographie de l'empreinte résiduelle
Résumé
La courbe de l’essai de nanoindentation est couramment utilisée dans la détermination de la dureté et du module d’élasticité dans une vaste gamme de matériaux [1]. Des travaux récents montrent que cette courbe peut être utilisée via des méthodes inverses pour la détermination des paramètres de la loi de comportement des matériaux métalliques [2]. Il est connu que l’utilisation de la courbe d’indentation obtenue avec une seule géométrie d’indenteur comme entrée d’un modèle inverse, n’est souvent pas suffisante pour avoir une loi de comportement unique décrivant de façon acceptable le comportement élastoplastique des matériaux métalliques. En effet, souvent plusieurs jeux de paramètres sont possibles pour reproduire une courbe de nanoindentation. Dans ce cadre les auteurs proposent l’utilisation de courbes issues d’indentation avec des indenteurs de géométrie différente, ce qui aide à pallier la problématique liée à l’unicité de la solution [3]. D’autre part grâce au développement de la microscopie à sonde locale, utilisée suite à l’essai de nanoindentation, il est possible de récupérer une image précise de la topographie de l’empreinte résiduelle. Cette image est couramment utilisée pour déterminer l’aire de contact projetée quand la méthode ne peut pas tenir compte de l’apparition d’un bourrelet entre le matériau indenté et la pointe (e. g. Méthode de Oliver et Pharr) [4]. Le travail présenté ici constitue la première partie d’une étude qui a comme objectif général l’utilisation de la courbe de nanoindentation et des profils d’empreinte résiduelle obtenus par AFM comme données d’entrée d’un modèle inverse cherchant à déterminer les paramètres de la loi de comportement. Dans cette première partie, purement numérique, seront présentés les résultats de la mise au point d’un modèle inverse qui a été alimenté avec des pseudo-données, et dont la performance a été évaluée. Références [1] W.C. Oliver et G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments., Journal of materials research, 7 (06), 1564-1583, 1992 [2] M. Dao et al., Computational modeling of the forward and reverse problems in instrumented sharp indentation., Acta materialia, 49 (19), 3899-3918, 2001 [3] N. Chollacoop et U. Ramamurty, Experimental assessment of the representative strains in instrumented sharp indentation., Scripta materialia, 53 (2), 247-251, 2005 [4] L. Charleux et al., A method for measuring the contact area in instrumented indentation testing by tip scanning probe microscopy imaging., Acta Materialia, 70, 249-258, 2014