Téléchargez comme PDF, TXT ou lisez en ligne sur Scribd
Télécharger au format pdf ou txt
Vous êtes sur la page 1sur 2
N: 2009 ENAM XXXX
Arts et Mtiers ParisTech - Centre de BORDEAUX
I2M, CNRS UMR 5295
cole doctorale n 432 : Science des Mtiers de lIngnieur
prsente par
Komlan AGBESSI
Approches exprimentales et multi-chelles des processus damorage des fissures de fatigue sous chargements complexes Doctorat ParisTech
T H S E pour obtenir le grade de docteur dlivr par
lcole Nationale Suprieure d'Arts et Mtiers Spcialit Mcanique - Matriaux
Soutenance prvue le J eudi 21 Mars 2013 13h30 au Centre Arts et Mtiers ParisTech de Bordeaux-Talence, Amphithtre La Rochefoucauld-Liancourt
T H
S E Jury M. Habibou MAITOURNAM, Professeur, LMS, cole Polytechnique Rapporteur M. Maxime SAUZAY, Ingnieur de Recherche HdR, SRMA, CEA Rapporteur Mme. Brigitte BACROIX, Directrice de Recherche CNRS, LSPM, Universit Paris 13 Examinateur M. Napo BONFOH, Maitre de Confrences, LaBPS, ENIM Examinateur M. Nicolas SAINTIER, Maitre de Confrences HdR, I2M, Arts et Mtiers ParisTech Directeur de Thse M. Thierry PALIN-LUC, Professeur, I2M, Arts et Mtiers ParisTech Co-Directeur de Thse Mme. Stphanie BASSEVILLE, Maitre de Confrences, LSIV, Universit de Versailles Invit
Rsum Les mthodes de calcul en fatigue grande dure de vie sont en cours de dveloppement depuis des dcennies et sont utilises par les ingnieurs pour dimensionner les structures. Gnralement, ces mthodes se basent sur la mise en quations de quantits mcaniques calcules lchelle macroscopique ou msoscopique. Les critres de fatigue multiaxiale reposent gnralement sur des hypothses de changement dchelle dont lobjectif est daccder ltat de contraintes ou de dformations lchelle du grain. Dans les approches de type plan critique (Dang Van, Papadopoulos, Morel), lamorage dune ssure de fatigue est considr comme pilot par une quantit mcanique lie une orientation matrielle particulire (plan critique). Si ces phnomnes sont bien tablis dans le cas des chargements uniaxiaux, la nature des mcanismes lis lactivation des systmes de glissement, la multiplicit du glissement et aux diffrents sites prfrentiels damorage de ssures sous chargements complexes reste peu connue. An de mieux comprendre les mcanismes dendommagement en fatigue multiaxiale, les techniques danalyse et de caractrisation de lactivit plastique (activation des systmes de glissements, bandes de glissement persistantes) et dobservation de lendommagement par fatigue ont t mises en place en se basant principalement sur des obser- vations MEB et analyses EBSD. Ces investigations ont permis de mettre en lumire les effets des chargements non proportionnels sur la multiplicit du glissement sur du cuivre pur OFHC. Ltude statistique des sites prfrentiels damorage de ssures montre que les grains glissement multiple prsentent une forte probabilit damorage de ssures, surtout sous les chargements non proportionnels. Nous avons galement mis en vidence le rle des joints de grains et des joints de macle sur le dveloppement de la plasticit lchelle de la microstructure. Les rsultats exprimentaux sont confronts ceux du calcul lments nis (EF) en plasticit polycristalline sur des microstruc- tures synthtiques 3D semi-priodiques. Lapplication du critre de Dang Van lchelle msoscopique (le grain) montre une forte variabilit de la contrainte hydrostatique et du cisaillement. Cette variabilit est principalement pilote par la partie lastique anisotrope du modle de comportement cristallin. Ces analyses permettent de remettre en perspective les hypothses usuelles de changement dchelle utilises en fatigue multiaxiale. Enn, une mthode base sur la statistique des valeurs extrmes est propose pour le dpouillement des calculs EF sur agrgats. Cette analyse a t applique sur la contrainte quivalente associe au critre de fatigue de Dang Van pour les calculs dagrgats polycristallins avec diffrentes morphologies et orientations des grains. Les effets de la surface libre, du type de chargement et du modle de comportement mcanique des grains ont t analyss. Les rsultats offrent des perspectives intressantes sur la modlisation de lamorage des ssures en fatigue multiaxiale des matriaux et des structures avec une prise en compte de la microstructure. Mots-cls : fatigue grande dure de vie, chargement complexe, systme de glissement, bande de glissement persistante, amorage de ssure, lments nis, agrgat polycristallin, statistique des valeurs extrmes FIPDV FIP Dang Van criterion Microplasticit/amorage de microssures en fatigue grande dure de vie sous chargements multiaxiaux proportionnels/non proportionnels. Matriau: Cuivre pur MEB Distribution des champs mcaniques / Indicateurs des critres de fatigue multiaxiale (DV, ...) direntes chelles Statistique des valeurs extrmes des indicateurs des critres de fatigue multiaxiale (rponses de plusieurs microstructures sous dirents chargements) Modlisation de la fatigue multiaxiale: prise en compte de la nature des mcanismes d'amorage de ssures et donc de la microstructure - maillage 3D semi-priodique - 500 000 lments; 300000 ddl - 200 grains (50 grains surface libre) - chargements proportionel & non proportionnel - lasticit cubique + plasticit cristalline Generalize extreme value (GEV) distribution