Approches mécaniques globale et locale de l'amorçage et de la propagation de fissures par fluage dans l'alliage léger aluminium-cuivre 2219

Global and local mechanical approaches of creep crack initiation and propagation in 2219 aluminium copper light alloy

• Auteur / Autrice : Philippe Bensussan
• Direction : Régis Pelloux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1986
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aluminium -- Alliages

Cuivre -- Alliages

Mots clés libres

Tolérance à l'endommagement

Fissuration par fluage (Amorçage et propagation)

Mécanique de la rupture (Linéaire, non linéaire et viscoplastique)

Mécanique de l'endommagement continu

Endommagement par fluage (Micromécanismes)

Alliages légers

Résumé

On présente une étude expérimentale et théorique de l’amorçage et de la propagation de fissures par fluage dans l’alliage aluminium-cuivre 2219 à 150-200°C. L’application d’une «Approche Globale» s’appuyant sur la mécanique de la rupture élasto-viscoplastique conduit à faire appel à des paramètres de chargement tels K, J ou C*… afin de tenter d’établir d’éventuelles corrélations uniques avec les temps à amorçage et les vitesses de propagation de fissures. On démontre cependant que l’application des concepts de la mécanique de la rupture ne conduit pas à de telles corrélations pendant certains stages de la fissuration, ce qui en limite considérablement l’intérêt pratique. On a donc étendu à la fissuration par fluage la méthodologie de l’«Approche Locale» de la rupture. Cette dernière s’appuie sur la modélisation de l’endommagement, d’une part, et sur la connaissance des champs de contrainte et de déformation en pointe de fissure, d’autre part. On démontre clairement l’intérêt de l’approche locale, bien que son application exige la réalisation et la simulation par éléments finis d’essais supplémentaires, sur éprouvettes axisymétriques entaillées par exemple, afin d’identifier les lois multiaxiales de comportement et d’endommagement.

An experimental and theoretical study of creep crack initiation and growth in 2219 aluminum-copper allow at 150-200°C is presented. The application of “Global Approach” methodologies based on elasto-viscoplastic fracture mechanics concepts has led to the introduction of load parameters such as K, J, C*… in order to establish eventual unique correlations with the times to initiation and the crack growth rates. These approaches are shown to be of very limited practical use since fracture mechanics cannot provide unique correlations in all the stages of creep cracking. “Local Approach” methodologies have thus been extended to creep cracking. These latter methodologies rely on damage models, on the one hand, and ion crack tip stress and strain fields, on the other hand. The application of local approach methodologies is clearly shown to be very promising, although additional tests and finite element simulations must be performed, on round notched specimens for example, in order to determine multiaxial constitutive and damage laws.