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

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10 État de l’art 2.1.1 Mécanisme de propagation des fissures Le chargement de fatigue provoque donc une propagation stable, cycle à cycle des fissures. Lorsqu’on observe le faciès de rupture d’une pièce rompue par fatigue (FIG.1.6(a)), certains matériaux laissent apparaître très visiblement des stries de fatigue. Elles sont dues à la plasticité en pointe de fissure, et plus particulièrement à l’émoussement plastique en pointe de fissure [Pelloux, 1969]. FIGURE 1.6: (a) Faciès de rupture d’un acier inoxydable 316L (F. Fremy) (b) Formation des stries de fatigue par émoussement plastique. [Pelloux, 1969] La FIG.1.6(b) illustre le phénomène : la fissure, sollicitée en mode I, s’ouvre (a-d), et s’émousse au fur et à mesure que le niveau de contrainte augmente (c). Lors de la décharge (e-f), la fissure se referme. La région autour de l’extrémité de la fissure subit une déformation plastique en retour (g). La fissure s’est finalement propagée d’une longueur approximativement égale au rayon d’émoussement. Le pas entre deux stries correspond à l’avancée de fissure par cycle. Le fait que l’avancée de la fissure soit directement proportionnelle à la plasticité en pointe de fissure est un point important dans le développement des modèles de fissuration qui vont suivre. Comme nous le verrons, que ça soit pour le mode I ou le mode mixte, les lois de fissuration sont liées à l’émoussement plastique de la fissure. 2.1.2 La loi de Paris [Paris, 1964] a proposé une loi empirique reliant la vitesse de fissuration stable par cycle de fatigue da à l’amplitude du facteur d’intensité des contraintes δK. Représentée dN dans un diagramme logarithmique, cette loi laisse apparaître trois domaines distinct : – Pour ∆K S < K < KI C , la vitesse de fissuration est proportionnelle à l’amplitude du facteur d’intensité des contraintes à la puissance m. da dN = C∆Km (1.1) Thèse de doctorat - Pierre-Yves Decreuse
Le contexte scientifique 11 – Pour K max > K C I la fissuration devient instable. Avant d’atteindre ce point, les vitesses de fissuration sont supérieures à celles prévues par la loi de Paris. – Pour ∆K < ∆K S l’amplitude du facteur d’intensité des contraintes est inférieure au seuil de non propagation. Juste avant ce seuil, les vitesses de fissuration deviennent inférieures à celles prévues par la loi de Paris, la propagation de fissure devient très lente, voire indédectable. FIGURE 1.7: Illustration de la loi de Paris 2.1.3 Le seuil de non-propagation FIGURE 1.8: Propagation des fissures par fatigue. [Besson et al., 2001] Le seuil de non-propagation des fissures est observé expérimentalement en pré-fissurant des éprouvettes, par exemple sous chargement de fatigue à amplitude constante. Au cours de la pré-fissuration, l’amplitude du facteur d’intensité des contraintes augmente avec la longueur de la fissure. Ensuite, l’amplitude du chargement est asservie sur la longueur de la fissure afin d’imposer une décroissante lente de l’amplitude du facteur d’intensité des contraintes jusqu’à ce que la fissure s’arrête. Thèse de doctorat - Pierre-Yves Decreuse
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