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Modélisation de la croissance de matériaux polycristallins par la méthode du champ de phase.
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Mellenthin, Jesper |
| Copyright Year | 2007 |
| Abstract | La methode d'elimination sur le terrain est devenu ces dernieres annees la methode de choix pour modeliser la formation des motifs de la microstructure lors de la solidification. Pour monocristaux, accord quantitatif avec des experiences et des solutions analytiques ont ete obtenues. La modelisation des polycristaux, qui sont composees de nombreux grains d'une meme phase thermodynamique, mais differentes orientations du reseau cristallin, est beaucoup moins avancee. Deux types de modeles ont ete proposes: les modeles multi-phase-champ d'utiliser un champ de phase pour chaque grain, et les modeles d'orientation-champ d'utiliser un petit nombre de domaines, mais ont des termes non analytiques dans leur energie libre fonctionnel. Ce travail examine les divers aspects de la phase de modelisation du champ de polycristaux et est divise en trois parties. Dans la premiere, une nouvelle possibilite de decrire l'orientation locale est exploree, en utilisant un parametre d'ordre tensoriel qui represente automatiquement la symetrie locale du systeme. Cette approche est testee en phase de developpement d'un modele de champ pour la transition de phase nematique-isotrope dans les cristaux liquides. Le modele est applique pour simuler la solidification directionnelle''''d'un cristal liquide. L'effet du couplage entre l'orientation et la forme nematique interface est etudiee. Les resultats de simulation pour la stabilite d'une interface plane en bon accord avec une analyse de stabilite generalisee, qui tient compte d'une condition nouvelle d'ancrage a l'interface: l'orientation a l'interface nematique est le resultat de l'interaction entre la deformation en vrac et l'anisotropie d'interface. La forme et la stabilite des cellules bien developpe est egalement influencee par cet effet. Numeriquement, l'utilisation d'un parametre d'ordre tensoriel simplifie le traitement des symetries dans le systeme de maniere significative, tandis que les equations de mouvements deviennent beaucoup plus compliquees. Dans la deuxieme partie, les joints de grains sont etudies sur une echelle plus petite longueur, en utilisant un modele de cristal phase de terrain, ou les proprietes elastiques et des dislocations apparaissent naturellement. Avec ce modele, l'ordre local dans les interfaces est examine et la stabilite des films liquides entre deux grains solides est etudiee ci-dessous le point de fusion. Cette situation peut etre decrite par un potentiel d'interaction entre les deux interfaces solide-liquide, qui est extraite numeriquement. Les resultats sont compares avec un modele phenomenologique qui se trouve a tenir pour les joints de grains a forte inclinaison, ou les dislocations se chevauchent. Pour les joints de grains a faible angle, autour de prefusion dislocation ainsi qu'une brisure de symetrie (paires de dislocations forme) est observee. En consequence, le potentiel d'interaction devient nonmonotonous, et se compose d'une attraction a longue portee et une repulsion a courte portee. Dans la troisieme partie, un nouveau modele de phase sur le terrain est developpe en utilisant une variable d'angle pour decrire l'orientation cristalline. Contrairement aux modeles deja existants, l'energie libre est construit sans un terme proportionnel au module du gradient du champ de l'orientation. Au lieu de cela, le gradient de la norme au carre est utilise, mais il est couple a la phase du champ avec une fonction de couplage singulier. Diverses simulations reference sont realises afin de tester le modele. Il se trouve qu'elle presente plusieurs artefacts tels que la rotation et le mouvement du grain parasite interface, mais ces effets sont extremement petites, telles que le modele donne des resultats satisfaisants que si la surfusion est tres faible. Enfin, les problemes observes sont analyses et des moyens d'obtenir une meilleure description de la dynamique de l'angle de champ sont discutees. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003136/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
