Détermination de la ténacité d'un acier faiblement allié à partir de l'essai Charpy instrumenté

Fracture toughness determination of a low alloy steel by instrumented Charpy impact test

• Auteur / Autrice : Andreas Rossoll
• Direction : Claude Prioul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et matériaux
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alliages

Rupture, Mécanique de la

Mots clés libres

Acier faiblement allié

Essai Charpy V

Résumé

L’essai Charpy V est largement applique afin de caractériser la fragilité d'un matériau. Cependant, il n'existe pas de lien satisfaisant entre la résilience KCV (l'énergie à rupture normalisée par la section de l'éprouvette) et la ténacité KIc d'un matériau. Cette étude vise à établir une relation non-empirique entre la résilience et la ténacité, dans le bas et dans le début de la transition, pour un acier 16MND5. La méthodologie appliquée est basée sur l'approche locale. La rupture fragile par clivage est modélisée avec le modèle de Beremin base sur l'hypothèse du maillon le plus faible, tandis que l'avancée ductile de la fissure, qui éventuellement précède le clivage, est prise en compte avec le modèle de Gurson-Tvergaard-Needleman. Des essais mécaniques effectués à plusieurs taux de déformation ont permis d'établir la loi de comportement du matériau. Des essais de rupture sur différentes géométries d'éprouvette ont fourni un grand nombre de résultats, suffisant pour une évaluation statistique. Toutes les géométries d'éprouvette ont été modélisées par la méthode des éléments finis. La nature dynamique de l'essai Charpy nécessite une considération spéciale. L’origine des effets dynamiques a été étudiée, ainsi que leur implication sur l'interprétation des résultats et la modélisation. L’approche locale a été ensuite appliquée pour étudier la rupture. La prévision de la ténacité à partir de l'essai Charpy est possible, dans le bas de la transition. Vers des valeurs de ténacité plus élevées, les paramètres du modèle de Beremin changent. Des investigations fractographiques détaillées montrent que la nature des points faibles qui amorcent le clivage varie selon la température. La contrainte locale de clivage exercée sur ces points faibles apparait varier avec la température. On arrive à la conclusion que le modèle de Beremin doit être raffiné pour permettre son application dans le domaine de la transition ductile-fragile.