Caractérisation mécanique de matériaux hétérogènes par indentation instrumentée : dialogue modèle/expérience

La caractérisation mécanique des matériaux présentant des hétérogénéités dans un contexte de chargement multiaxial reste un défi. La difficulté est d’ordre multi-échelle car l’impact de la microstructure, des propriétés des composants et de leurs interactions jouent fortement sur les propriétés macroscopiques. Dans cette thèse, un matériau dédié à la friction en freinage, élaboré à partir d’une vingtaine de composants, est étudié. L’objectif est d’une part de quantifier ses propriétés mécaniques, et d’autre part de mieux comprendre les phénomènes microstructuraux associés ainsi que le rôle de chaque constituant. Pour ce faire, une démarche basée sur un dialogue numérique/expérimental est proposée autour de l’essai d’indentation. Le choix de cet essai est motivé par la nature du chargement, en situation de freinage, qui regroupe une compression uniaxiale accompagnée d’un cisaillement. L’indenteur sphérique « Brinell » a été choisi. Deux types de caractérisation par essai d’indentation sont effectués. Le premier est un essai de macro-indentation Brinell à l’échelle globale, qui a pour objectif de caractériser le matériau de friction ; le second permet une caractérisation à l’échelle des composants, via un essai original d’indentation sous micro-tomographe. Pour conforter les mesures, des essais de compression uniaxiale et d’ultrasons ont été effectués. La quantification a été proposée à partir d’une méthode de recalage inverse couplée à une méthode de décomposition de loi de comportement (en modes de Kelvin). Cette dernière permet de réécrire le problème initial en découplant les propriétés sur un certain nombre de modes indépendant permettant ainsi de travailler plus aisément dans le cadre des matériaux anisotropes.