Pierre-Yves Decreuse Fissuration en mode mixte I+II non ...

Le contexte scientifique 9
2 Le contexte scientifique
2.1 La fissuration
Historiquement, la prise en compte des défauts et des fissures dans le dimensionnement
des structure a fait suite aux ruptures fragiles des "liberty ships" en 1941. 2700
"liberty ships" ont été construits à partir de l’été 1941. Ces cargos de 440 pieds et 10000
tonnes servant à affréter troupes et matériels vers l’Europe ont été construit en des temps
records pour faire face à l’urgence : le "SS Patrick Henry" a été construit en 4 jours et 15
h ! Pour réduire les temps de production des navires, le constructeur a décidé de remplacer
les traditionnels rivets par des joints soudés ; à la suite de cette décision, 362 exemplaires
de ces cargos ont subis des avaries similaire à la FIG.1.5.
L’opération de soudage modifie la microstructure de l’acier et sa tenue mécanique et
induit des contraintes internes. Dans le cas des "liberty ships", il semblerait que deux effets
se soient combinés. Une augmentation de la température de transition fragile-ductile due
à la fragilisation du matériau par le soudage et l’apparition de contraintes résiduelles qui
n’étaient pas prises en compte dans le dimensionnement de la structure seraient à l’origine
de la rupture de ces navires par fissuration instable.
FIGURE 1.5: Rupture brutale de deux “liberty ships“
Par la suite, ce sont les accidents successifs des avions "comet", en 1952, 1953 et
1954 qui ont été à l’origine du développement de critères de fissuration stables, tels que
la loi de Paris [Paris et al., 1961] pour la fatigue, pour calculer la durée de vie de pièces
contenant déjà des fissures. En effet, il a été montré que un an après leur mise en service
les fuselages de ces avions présentaient de nombreuses fissures de fatigue qui s’étaient
propagées du fait des cycles de pressurisation et dépressurisation de la cellule à partir
des hublots. Ceux ci avaient une forme rectangulaire et ont été ensuite remplacés par des
hublot ovoïdes pour minimiser les concentrations de contraintes à partir desquels s’étaient
initiées des fissures de fatigue.
Thèse de doctorat - Pierre-Yves Decreuse