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International audience; Des essais de traction réalisés in situ dans un microscope électronique à balayage ont été réalisés pour deux aciers (austénitique et bainito-ferritique). Les champs de déplacement superficiels sont caractérisés par corrélation d'images et la microstructure par EBSD (FIB-EBSD 3D pour la microstructure la plus fine). L'identification de paramètres d'écrouissage de loi de plasticité cristalline est réalisée pour ces deux matériaux par recalage avec une modélisation par éléments finis en s'appuyant sur les mesures cinématiques, et d'efforts appliqués.

A digital image correlation procedure adapted to kinematic measurements in polycrystals has been developed in this work to identify parameters of crystal plasticity laws. 2D kinematic measurements are performed on the surface of 316LN austenitic steel polycrystals from a sequence of images acquired using a Scanning Electron Microscope (SEM) during in-situ tensile tests for various mean grain sizes. To enable digital image correlation, a speckle adapted to the microscopic scale is deposited onto the specimen surface by a microlithography process. Spatial distortions resulting from both patterning and SEM imaging techniques are quantified. The knowledge of the microstructure at the surface by electron backscattered diffraction allows for kinematic measurements to be performed using an unstructured finite element mesh taking as support the grain or twin boundaries.This same mesh is then used for the simulation of each tensile test on the experimental microstructure with the measured nodal displacements prescribed as boundary conditions with their time evolution. Two local crystal plasticity laws are considered to simulate the observed strain heterogeneities, namely, the Méric-Cailletaud model and the DD-CFC law developed at EDF R&D. Comparisons between measurements and simulations are performed in terms of displacements, strains but also activated slip systems. Last, an inverse identification method is proposed for the identification of the sought constitutive parameters based on both the local displacement fields and the material homogenized behavior. The parameters associated with isotropic hardening of Méric-Cailletaud law are thus identified for various mean grain sizes. It is also shown that some of the interaction parameters of slip systems can be estimated., Une méthode de corrélation d'images numériques adaptée aux mesures cinématiques dans les polycristaux a été développée dans ce travail, dans le but d'identifier les paramètres de lois de plasticité cristalline. Des mesures de champs 2D sont réalisées à la surface d'un polycristal d'acier austénitique 316LN, à partir d'une série d'images acquises au Microscope Electronique à Balayage (MEB) au cours d'un essai de traction monotone in-situ, et pour différentes tailles moyennes de grains. Pour permettre la corrélation d'images, un mouchetis adapté à l'échelle microscopique est au préalable déposé à la surface de l'éprouvette par une technique de microlithographie. Les distorsions spatiales liées à la technique de marquage et à l'imagerie MEB sont quantifiées. La connaissance de la microstructure en surface par diffraction des électrons rétrodiffusés permet de réaliser les mesures cinématiques en utilisant un maillage éléments finis non-structurés s'appuyant sur les joints de grains ou de macles.Ce même maillage est ensuite utilisé pour la simulation de chaque essai de traction sur la microstructure expérimentale, avec comme conditions aux limites les déplacements nodaux mesurés au cours du temps sur les bords du domaine. Deux lois de plasticité cristalline d'approche locale sont alors considérées pour simuler les hétérogénéités des déformations observées : la loi de Méric-Cailletaud et la loi DD-CFC développée à EDF R&D et davantage basée sur la physique. Des comparaisons entre la mesure et la simulation sont menées, en termes de déplacements, de déformations, mais aussi de systèmes de glissement activés. Finalement, une méthode inverse d'identification des paramètres de loi est proposée, se basant sur le recalage à la fois des champs de déplacements locaux et du comportement homogène du matériau. Les paramètres de l'écrouissage isotrope de la loi de Méric-Cailletaud sont ainsi identifiés pour différentes tailles moyennes de grains. Il est également montré que certains coefficients de la matrice d'interaction entre systèmes de glissement peuvent être estimés.

A digital image correlation procedure adapted to kinematic measurements in polycrystals has been developed in this work to identify parameters of crystal plasticity laws. 2D kinematic measurements are performed on the surface of 316LN austenitic steel polycrystals from a sequence of images acquired using a Scanning Electron Microscope (SEM) during in-situ tensile tests for various mean grain sizes. To enable digital image correlation, a speckle adapted to the microscopic scale is deposited onto the specimen surface by a microlithography process. Spatial distortions resulting from both patterning and SEM imaging techniques are quantified. The knowledge of the microstructure at the surface by electron backscattered diffraction allows for kinematic measurements to be performed using an unstructured finite element mesh taking as support the grain or twin boundaries.This same mesh is then used for the simulation of each tensile test on the experimental microstructure with the measured nodal displacements prescribed as boundary conditions with their time evolution. Two local crystal plasticity laws are considered to simulate the observed strain heterogeneities, namely, the Méric-Cailletaud model and the DD-CFC law developed at EDF R&D. Comparisons between measurements and simulations are performed in terms of displacements, strains but also activated slip systems. Last, an inverse identification method is proposed for the identification of the sought constitutive parameters based on both the local displacement fields and the material homogenized behavior. The parameters associated with isotropic hardening of Méric-Cailletaud law are thus identified for various mean grain sizes. It is also shown that some of the interaction parameters of slip systems can be estimated., Une méthode de corrélation d'images numériques adaptée aux mesures cinématiques dans les polycristaux a été développée dans ce travail, dans le but d'identifier les paramètres de lois de plasticité cristalline. Des mesures de champs 2D sont réalisées à la surface d'un polycristal d'acier austénitique 316LN, à partir d'une série d'images acquises au Microscope Electronique à Balayage (MEB) au cours d'un essai de traction monotone in-situ, et pour différentes tailles moyennes de grains. Pour permettre la corrélation d'images, un mouchetis adapté à l'échelle microscopique est au préalable déposé à la surface de l'éprouvette par une technique de microlithographie. Les distorsions spatiales liées à la technique de marquage et à l'imagerie MEB sont quantifiées. La connaissance de la microstructure en surface par diffraction des électrons rétrodiffusés permet de réaliser les mesures cinématiques en utilisant un maillage éléments finis non-structurés s'appuyant sur les joints de grains ou de macles.Ce même maillage est ensuite utilisé pour la simulation de chaque essai de traction sur la microstructure expérimentale, avec comme conditions aux limites les déplacements nodaux mesurés au cours du temps sur les bords du domaine. Deux lois de plasticité cristalline d'approche locale sont alors considérées pour simuler les hétérogénéités des déformations observées : la loi de Méric-Cailletaud et la loi DD-CFC développée à EDF R&D et davantage basée sur la physique. Des comparaisons entre la mesure et la simulation sont menées, en termes de déplacements, de déformations, mais aussi de systèmes de glissement activés. Finalement, une méthode inverse d'identification des paramètres de loi est proposée, se basant sur le recalage à la fois des champs de déplacements locaux et du comportement homogène du matériau. Les paramètres de l'écrouissage isotrope de la loi de Méric-Cailletaud sont ainsi identifiés pour différentes tailles moyennes de grains. Il est également montré que certains coefficients de la matrice d'interaction entre systèmes de glissement peuvent être estimés.

International audience

International audience; This paper presents the Materials Ageing Platform developed at EDF R&D, whose objective is to perform studies on the behaviour of industrial materials using advanced experimental and modeling techniques. We will focus on multi-scale modeling approaches relying on some recent development of the platform, allowing the study of concrete, austenitic steels and bainitic steels. The validation of models from experimental data will take advantage of the development of field measurements at the scale of the microstructure using digital image correlation.

International audience; An identification procedure of parameters of a crystal plasticity law based on kinematic measurements is presented. First, the surface deposition of a random pattern to conduct Scanning Electron Microscope (SEM) imaging is performed. A Digital Image Correlation (DIC) method is then used to measure displacement fields that are compatible with the polycrystal geometry during an in-situ tensile test. These measurements are finally combined with a finite element simulation of the corresponding experiment that allows the identification of a set of parameters of a crystal plasticity law to be determined.

National audience; A partir d'essais de traction sur une éprouvette d'acier inoxydable 316L(N) réalisés in-situ dans un Microscope Electronique à Balayage (MEB), les champs de déplacement sont mesurés par corrélation d'images numériques sur un maillage non-structuré qui s'appuie sur la microstructure du matériau. Avec ce même maillage, des simulations de cet essai sont ensuite réalisées avec une loi de plasticité cristalline pour permettre l'identification, par une approche inverse, des paramètres constitutifs.