Multi-scale finite element modeling of the heterogeneous behavior of material produced by the additive manufacturing process

Cette thèse porte sur l'étude du comportement de l'alliage de titane Ti-6Al-4V élaboré par fabrication additive avec la technique de fusion laser sélective sur lit de poudre (L-PBF). Ce travail vise à étudier l'impact des paramètres de fabrication telles que la puissance du laser, la vitesse de balayage et l'épaisseur des couches déposées sur les propriétés mécaniques du matériau et d'autres paramètres microstructuraux liés à la formation des porosités (taille, densité, localisation, répartition, etc.). Plusieurs problématiques ont été abordées dans ce travail de recherche, notamment l'endommagement à l'échelle microscopique qui affecte les performances des pièces fabriquées. Ainsi, un des objectifs de ce travail consiste à optimiser le processus de fabrication additive L-PBF en développant des solutions pour réduire les défauts et améliorer le comportement mécanique des composants produits. Cette thèse aborde deux grands axes de recherche combinant à la fois une approche expérimentale et une modélisation numérique. L'approche expérimentale a pour objectif d'évaluer l'impact direct des paramètres de fabrication sur les propriétés mécanique et la microstructure du matériau. Cette étude est complétée par une modélisation numérique utilisant la théorie de la plasticité cristalline pour simuler le comportement mécanique des alliages Ti-6Al-4V et leur endommagement en tenant compte de la taille des porosités induites par le procédé de fabrication additive. Les résultats de ce travail apportent des informations pertinentes sur l'impact de la porosité, le comportement et les mécanismes d'endommagement du matériau. A partir des résultats, des recommandations ont été formulées afin d'améliorer la qualité et la performance des pièces Ti-6Al-4V produites par fabrication additive.