Propriétés mécaniques et durée de vie de bétons réfractaires

nécessaire à la propagation de la fissure doit augmenter lorsque celle-ci croît. On s’écarte
donc des matériaux parfaitement fragiles. La fatigue dans ces matériau a été caractérisée par
une vitesse de propagation de fissure liée à la contrainte locale et à l’amplitude de variation de
cette contrainte selon :
m
v = A '. K . ∆ K
Cela montre que l’on a un effet de la contrainte et de l’amplitude de variation de la
contrainte sur la vitesse de propagation de fissure et donc sur la durée de vie des matériaux.
Pour expliquer ce phénomène, le mécanisme suivant a été suggéré et montré. La vitesse en
oscillations cycliques est le résultat d’un équilibre entre, d’une part, le renforcement dû à la
propagation de fissures (pontage entre les faces de la fissure) et, d’autre part, la dégradation
de ce renforcement à cause du frottement entre les lèvres de la fissure dû au cyclage. L’ordre
de grandeur des exposants dans le cas de ZrO 2 est : m=16 et n’=2, montrant que la partie
purement cyclique est moins prédominante que dans le cas des métaux.
Le comportement des matériaux réfractaires est évidemment plus complexe. Cependant,
nous pouvons essayer de décrire le comportement de nos matériaux en effectuant une
synthèse des observations réalisées sur les matériaux céramiques. Nous avons montré que
l’endommagement est initialement diffus dans l’ensemble de l’échantillon, puis il y a
coalescence des microfissures et propagation d’une macrofissure jusqu'à la rupture.
La courbe d’évolution de l’activité cumulée de l’EA avec le temps lors d’un essai de
fatigue, présente une forme sigmoïdale qui peut être divisée en 3 zones (Figure 106). On a
montré que l’émission acoustique peut être rapportée à l’endommagement du matériau et, par
conséquent, l’évolution de la courbe cumulée de salves d’EA peut être associée à l’évolution
de l’endommagement dans l’éprouvette. Ces 3 zones sont, par conséquent, le résultat de
phénomènes ou de régimes différents d’endommagement.
I
n '
Activité acoustique
cumulée
1
B
A
2
C
3
Ti
D
Force
B
A
C
D
Temps
Temps
Figure 106: Evolution de l'activité acoustique lors d’un essai de fatigue
On peut considérer la présence dans l’éprouvette d’une distribution de microfissures (de
différentes tailles, formes ou orientations) ou de cavités préexistantes dues notamment au
traitement thermique et à la mise en forme. Du fait de l’hétérogénéité du matériau, notamment
due à la présence d’une distribution de tailles de granulats importante, ces microfissures sont
soumises à une distribution de champs de contrainte. Dans le cas d’une contrainte appliquée
au matériau σ a , au niveau local de la microfissure on peut considérer avoir la contrainte k.σ a ,
avec k facteur de concentration de contrainte.
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