Accès direct au contenu

LMT

Version anglaise

aide

LMT > Manifestations > Séminaires du LMT

Recherche - Valorisation

Étude de l’amorçage et de la propagation des fissures courtes de fatigue dans les polycristaux

le 16 janvier 2014
13h30

Intervention de Yoann GUILHEM, Maitre de Conférences, ENS Cachan et LMT-Cachan

Yoann GUILHEM

Yoann GUILHEM

Le phénomène de fatigue constitue une problématique importante tant pour les industriels que pour les chercheurs. Parmi les thématiques soulevées, on trouve l'effet de fissures courtes, au sens microstructurale, dans les matériaux polycristallins comme les alliages métalliques. La première spécificité de ces fissures, dont la longueur est de l'ordre de quelques grains, est leur forte dépendance vis-à-vis de la microstructure du matériau et de l'anisotropie locale dans les premiers stades d'amorçage et de micropropagation. La dispersion des résultats d'essai en fatigue à faible amplitude résulte notamment de cette dépendance, ce qui implique de donner un point de vue statistique sur ce problème. La seconde spécificité, intimement liée à la première, est l'aspect tridimensionnel portant à la fois sur la forme de ces fissures et sur les mécanismes régissant leur évolution. L'orientation cristalline des grains et les systèmes de glissement associés, ainsi que les joints de grains constituent les principales sources de ces particularités.
Ces constats amènent à utiliser des techniques de pointe pour permettre une observation pertinente ainsi qu'à manipuler des modèles micromécaniques avancés afin de proposer une simulation adéquate.
La période d'incubation d'une fissure courte, qui comprend la phase d'amorçage et de micropropagation, peut représenter de 50 à 80 % de la durée de vie totale d'une pièce. La quantification de cette durée devient primordiale. Ceci passe par une meilleure compréhension des mécanismes, des paramètres et des interactions ayant un impact sur l'évolution de ces fissures.
L'exposé abordera donc dans ce cadre, le problème de l'amorçage par une étude purement numérique, au travers de calculs d'agrégats polycristallins, et la micropropagation expérimentalement, par les techniques d'imagerie 3D synchrotron.
L'étude de l'amorçage a été conduite sur la base de calculs éléments finis de polycristaux faisant appel à un modèle de plasticité cristalline. L'atout de la simulation réside dans la possibilité de reproduire à l'infini tout type de configurations d'orientation et de désorientation entre grains voisins, sous différents chargements et réaliser un traitement statistique des résultats. Ceci a permis de mettre en lumière l'effet de surface ainsi que l'effet de « cluster » dans les polycristaux. La reproduction des bandes de localisation et des marches d'extrusions de surface, en concordance avec les observations expérimentales indiquent un amorçage proche des joints de grains. En intégrant la rugosité de surface dans les simulations, il est également montré que l'état de surface est un paramètre influant. Ces apports qualitatifs déboucheront sur l'établissement d'un critère d'amorçage à l'échelle du grain.
Analyser expérimentalement le trajet de fissures microstructurellement courtes nécessite une technique d'observation tridimensionnelle et non destructive : la tomographie. La mise en commun de données de tomographie en contraste de diffraction (DCT) et en contraste phase (PCT) au cours d'un essai de fatigue in situ donne accès à l'évolution temporelle du faciès 3D de la fissure tout en y corrélant les propriétés microstructurales comme les joints de grains et l'orientation du réseau cristallin au voisinage de la fissure. Ce type d'observation a mis en évidence la complexité des modes de propagation, ce que lesobservations 2D classiques ne permettent pas. Notamment, plusieurs résultats, sur des matériaux différents, tendent à montrer que le principe de glissement double proposé par Neumann, ne peut avoir lieu dans les polycristaux, que dans de très rares cas.
Type :
Séminaires - conférences
Lieu(x) :
Campus de Cachan
Plan d'accès

Recherche d'une actualité

Recherche d'une actualité