L'utilisation de l'hydrogène comme vecteur énergétique est actuellement une piste pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, les structures métalliques en service sont soumises à des risques de rupture prématurés (la fragilisation par l'hydrogène), étape visible de nombreuses interactions hydrogène-matériaux. En particulier, l’effet de l'hydrogène et la plasticité a fait l’objet d’une attention particulière de la part de la communauté scientifique, que ce soit expérimentalement [1,2] ou numériquement, par des simulations multi-échelles (simulation atomistique [3], dynamique moléculaire [4], modélisation à l'échelle du milieu continus [5]..). À l'échelle du cristal, la plasticité cristalline (CPFEM [6]) s'est révélée être une approche pertinente pour améliorer notre compréhension des couplages hydrogène-matériaux, en permettant d'incorporer les microstructures avec les phénomènes liés à l'hydrogène (diffusion, piégeage/dépiégeage) et de prédire la performance des matériaux [7,8]. Dans cette étude, un modèle de plasticité cristalline [9] pour les matériaux cubiques centrés est implémenté dans le logiciel Abaqus afin de capturer les effets de l'hydrogène sur la plasticité et les dislocations. Les relations entre les paramètres du modèle et l'hydrogène, fournies par des simulations à plus petite échelle [10,11,12], sont ensuite intégrées pour créer un modèle CPFEM-Hydrogène couplé, dans le but d'élucider les interactions complexes entre l'hydrogène et la plasticité.
Ce travail est financé par l’ANR dans la cadre du projet Hyperstock au titre de France 2030
portant la référence ANR-22-PEHY-0004.
[1] Matsui H. et al. (1979) Materials Science and Engineering, 40(2), 207-216.
[2] Wang S. et al. (2013) Acta materialia, 61(13), 4734-4742.
[3] Wagih M. et al. (2015) Materials Research Letters, 3(4), 184-189.
[4] Xie W. et al. (2011) Computational Materials Science, 50(12), 3397-3402.
[5] Yuan S. et al. (2020) Mechanics of Materials, 148, 103472.
[6] Roters F. et al. (2010) Acta materialia, 58(4), 1152-1211.
[7] Li K. et al. (2023) International Journal of Plasticity, 169, 103740.
[8] Park J. et al. (2024) International Journal of Plasticity, 173, 103890.
[9] Monnet G. et al. (2013) Acta Mater 61 (16), 6178–6190.
[10] Kumar P. et al. (2023) International Journal of Plasticity, 165, 103613.
[11] Kumar P. et al. (2021) Int Jour of Hydro Ener, 46(50), 25726-25737.
[12] Katzarov, I. H. (2017) Physical Review Materials, 1(3), 033602.
