Identification des mécanismes de fissuration dans un alliage d ...

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4.4 Modélisation de la propagation de fissures de fatigue en interaction avec la microstructure 191 retarder ou accélérer notablement la fissure; • la dispersion des essais de fatigue simulée par le modèle est en bon accord avec celle observée expérimentalement (malgré le nombre réduit d’essais). Ceci n’est vrai qu’à une contrainte relativement forte, car lorsque l’on se rapproche de σ d , des mécanismes d’amorçage et/ou de blocage sur la première barrière microstructurale sont alors à prendre en compte, ce qui explique l’écart observé entre les prédictions du modèle et les points expérimentaux. Synthèse des mécanismes On peut étendre les mécanismes identifiés dans ce travail à l’application dans son ensemble. Ceux ci sont résumés sur la figure 4.34. Si les conditions d’amorçage activent le phénomène de fretting, la microstructure est a priori incapable d’arrêter la fissure avant d’atteindre une condition critique; ce qui peut quand même prendre un grand nombre de cycle en fonction des paramètres de chargement et peut être estimé par les méthodes mises en place dans ce travail. La propagation ultérieur de la fissure dépendra alors de la contrainte macroscopique σ i nfty de la pièce. Dans le cas où la fissure est amorcée par le phénomène de fatique seul, la microda dN propagation des fissures longues amorçage par Kt (trou,fretting. . . ) • fatigue • fretting • propagation si σ ∞ > σ critique arrêt des fissures ∆K ∆K s Fig. 4.34: Synthèse des mécanismes d’amorçage et de propagation des fissures dans une structure assemblée soumise à une contrainte macroscopique de fatigue σ ∞ . structure va par contre jouer un rôle prépondérenant. En fonction de σ i nfty, la fissure peut devenir non propageante et/ou rester bloquée très longtemps sur une barrière microstructurale. Si σ i nfty est suffisament élevée pour faire propager la fissure, la microstructure continue de jouer un rôle important par l’orientation des
192 Modélisation de la fissuration et de l’influence de la microstructure différents grains rencontrés par la fissure. Cet effet peut avoir un impact important sur la durée de vie et on peut avoir une idée de la dispersion en utilisant un modèle de propagation cristallographique comme celui mis en place au chapitre 4. Quelques perspectives L’étude duale fretting/fatigue a permis l’identification des mécanismes clés d’amorçage et de propagation des fissure mais ne facilite pas l’analyse de la réponse du matériau sous l’effet de la sollicitation couplée. Pour cela, les essais de fretting fatigue constituent une bonne alternative, et sont de plus aujourd’hui disponibles au laboratoire LTDS. Il serait intéressant de pratiquer ce type d’essai sur le même matériau et de tester les mécanismes/modèles élaborés au cours de ce travail. En particulier cela pourrait conduire à expliciter un K seuil de propagation, en fonction des conditions de fretting et de fatigue, directement utilisable dans une optique de dimensionnement. Les mécanismes de fretting sont généralement considérés indépendants de la microstructure. Nos résultats montrent que cette hypothèse n’est pas exacte. Pour lever les derniers verrous qui limitent encore les prédictions, une piste serait de développer un essai de fretting fatigue adapté pour la tomographie in situ qui permettrait de mieux caractériser puis d’expliciter ces mécanismes grâce à une analyse locale couplant microstructure et conditions mécaniques de contact. Le modèle de propagation cristallographique peut encore être étendu. La modélisation de la microstructure reste imparfaite (les voies d’amélioration sont : distribution multi-modale des grains, utilisation de microstructures réelles), mais la vrai limitation reste l’absence de calcul de contrainte. Ceci pourrait être améliorer soit en implémentant un calcul analytique (Newman et Raju [104] par exemple) ou un interfaçage du modèle avec d’autre méthodes de type numériques (type FEM ou XFEM).
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