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

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1.2 La fissuration sous chargement de fretting 35 ⊲ la force normale P ; ⊲ le déplacement alternatif δ(t); ⊲ la demi largeur de contact a. P R h δ(t) 2a x y Fig. 1.20: Vue schématique d’un contact de fretting, l’indentation du contrecorps par la force normale P et le mouvement alternatif des surfaces sous l’action du déplacement δ génèrent la sollicitation de fretting. C’est Vingsbo qui formalise le premier la condition de glissement en terme de carte de sollicitation. Parallèlement, Colombié introduit la notion de bûche de fretting qui est le tracé temporel du cycle de fretting (Q(t), δ(t)) (cf. fig. 1.20b). Considérant ces deux représentations, Vincent rationalise l’approche de cartes de régimes de glissement : les trois domaines de fretting, glissement partiel, glissement mixte et glissement total sont définis. Concernant les dégradations proprement dites, les travaux de Blanchard et al. introduisent l’équivalent d’une carte de réponse du matériau associée à la carte de sollicitation. L’approche globale est synthétisée sur la figure 1.21 : L’espace de chargement (P, δ ∗ ) est décomposé en trois régimes de glissements associés à des formes de bûches caractéristiques. Ces trois régimes activent une réponse différente du matériau et on peut voir que la fissuration est l’endommagement prédominant en régime de glissement partiel. La détermination des régimes de glissement est longtemps restée qualitative, liée comme on l’a vu à l’analyse de la forme du cycle; la forme elliptique étant alors associée au glissement partiel et la forme quadratique à celui de glissement total. Dans le but de quantifier la frontière entre les régimes de glissement, Fouvry formalise des critères d’identification de la condition seuil de glissement (cf. fig. 1.22). Ces critères se basent sur une analyse différentielle des variables associées au test de fretting au cours de l’essai. Ils sont au nombre de trois : ⊲ un critère énergétique A, lié à l’énergie dissipée par le contact
36 Etat de l’art running condition fretting map (RCFM) normal force [N] Q PSR δ cycles Q MFR δ cycles Q δ cycles displacement amplitude [µm] GSR material response fretting map (MRFM) normal force [N] no degradation cracking Wear induced by debris formation displacement amplitude [µm] Fig. 1.21: Approche en termes de cartes de sollicitations locales ; chaque régime de fretting induit une réponse différente du matériau ; après [52]. ⊲ un critère d’ouverture de cycle B ⊲ un critère C indépendant du montage Pour un contact sphère/plan, Fouvry montre que ces critères sont associés à une valeur seuil, indépendante du matériau. Dans le cas d’un contact cylindre/plan, la valeur seuil n’est pas formalisée mais le changement de régime est associé à une discontinuité de l’évolution du critère considéré. Cette approche systématique est très utile pour déterminer les différents régimes et permet de comparer des matériaux entre eux [53]. Amorçage des fissures en glissement partiel Nombre d’auteurs ont rapporté l’observation de fissures de fretting après un essai en glissement partiel. L’expertise post mortem des essais de fretting wear et fretting fatigue montrent que l’amorçage des fissures a toujours lieu dans la zone externe du contact i.e. la zone de glissement. Pour essayer de rationaliser la condition d’amorçage de fissures en glissement partiel, on peut utiliser le formalisme décrivant les distributions de contraintes pour un contact en glissement partiel. Cattaneo [54] et Mindlin [55, 56] sont les premiers à interpréter le comportement non linéaire du chargement (Q(t), δ(t)). Ce chargement défini le cycle de fretting (cf. fig. 1.23a) qui est complètement explicité par le formalisme des auteurs. Ils montrent qu’en régime de glissement partiel,
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