Etude du comportement et de la modélisation viscoplastique du zircaloy 4 recristallisé sous chargements monotones et cycliques uni et multiaxes

(Reçu le 22 décembre 1993, révisé et accepté le 17 mai 1994)

Abstract
The results of experiment performed on a recrystallized zircaloy 4 alloy in the intermediate temperature domain C are presented. To characterize the anisotropy, especially at 350 C, the tests were made under both monotonic and cyclic uni- and bidirectional loadings, i.e. tension-compression, tension-torsion and tension-internal pressure tests. The different anisotropy coefficients and especially seem to be temperature independent. An important feature of the behavior of this alloy in the neighbourhood of 300 C is attributed to the dislocations-point defects interactions (dynamic strain aging), phenomena often observed in the solid solutions. For the 2D cyclic non proportional loadings it is shown that a weak supplementary hardening appears, which is a function of the degree of the phase lag. We propose to particularize and to apply a unified viscoplastic model with internal variables to the considered alloy, as the model as already been developed and identified elsewhere for other isotropic materials. From a general point of view the introduction of the anisotropy in the model is made by four tensors of rank 4 ; [ ] is assigned to the flow directions, [ ] to the linear parts of the kinematical hardening variables and [ ] , [ ] respectively to the dynamic and static recoveries of these tensorial variables. This phenomenological formulation leads to a correct representation of the set of the experimental results presented at 350 C, which provides an a posteriori confirmation of the formalism used.

Résumé
On étudie, entre 20 et 400 C, à l'aide d'essais sous chargements multiaxiaux monotones et cycliques (traction, torsion et pression interne) les propriétés viscoplastiques anisotropes de tube de zircaloy 4 recristallisé. A la température de 350 C, l'anisotropie a été quantifiée de façon détaillée. Les quelques résultats obtenus à la température ambiante ainsi que l'indépendance du rapport avec la température laissent supposer que l'ensemble des coefficients d'anisotropie ne dépendent pas de la température. Par contre, la fluidité de cet alliage présente un minimum très marqué au voisinage de 300 C. Ce comportement est imputable au vieillissement dynamique fréquemment observé dans les solutions solides d'insertion. Lors d'un chargement cyclique hors phase (traction-torsion déphasée à 90 ) ce matériau présente un léger durcissement supplémentaire. On propose l'extension au cas du zircaloy 4 de la formulation d'un modèle viscoplastique unifié développé et identifié par ailleurs sur d'autres matériaux initialement isotropes. D'une manière générale, l'introduction de l'anisotropie dans ce modèle s'effectue par l'intermédiaire de quatre tenseurs d'ordre 4 affectant les directions d'écoulement [ M] , les parties linéaires des écrouissages cinématiques [ ] , ainsi que les restaurations dynamiques [ ] et statiques [ ] de ces mêmes variables d'écrouissage. L'identification de ce modèle est discutée et réalisée à 350 C. On montre l'adéquation du formalisme à appréhender l'ensemble des caractéristiques mécaniques de cet alliage.