Mise au point d'un nouveau type de banc d'essais en fatigue thermo-mecanique des materiaux avec une frequence de cyclage elevee

par FLORIN CALIN PAUN

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Physique

Sous la direction de Roger Barriol.

Soutenue en 1998

à Toulouse 3 .

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  • Résumé

    Les aubes de turbines en aeronautique, subissent au decollage et a l'atterrissage des variations importantes de gradients de temperatures. Pour connaitre la tenue des materiaux a ce type de sollicitation quelques bancs d'essais ont ete developpes. Ils peuvent etre classes en deux familles : - l'eprouvette peut etre consideree comme un element de volume avec une parfaite connaissance du champ thermo-mecanique mais des durees de cycle peu representatives, - l'eprouvette doit etre consideree comme une structure avec un cycle de courte periode (10 s) mais une faible connaissance experimentale du champ thermique et mecanique. Le banc d'essais propose dans le cadre de cette etude vient en complement de ceux deux types de banc d'essais et est base sur une machine de flexion rotative. L'etude fait dans un premier temps la validation qualitative du banc sur l'in100. Ainsi, on a realise des experiences sur ce materiau en utilisant comme source chaude un four a induction. La source de refroidissement est un jet d'air comprime. Des mesures experimentales ont servi de base pour le calage numerique. Un modele par elements finis a permis de simuler le champ thermique avec un ecart entre l'experience et le calcul inferieur a 5%. Pour une validation integrale, des essais avec un cyclage thermique correspondant aux cycles representatifs definis par la snecma pour ce type de materiau - in100 - ont ete effectues pour comparer les durees de vie obtenues avec ce banc, aux essais deja effectues sur des bancs classiques. Un soin particulier a ete donne a la reproductibilite de l'experience et a l'obtention d'un champ thermique virtuel qui approche les valeurs experimentales avec une erreur inferieure a 5c (correspondant a la precision des thermocouples). Le champ des contraintes induit par ce chargement thermomecanique de l'eprouvette, presentait une forte tridimensionnalite. Les modeles classiques de calcul d'une contrainte unidimensionnelle equivalente etant inutilisables pour le calcul de la duree de vie en fatigue, un modele de calcul d'une contrainte equivalente unidimensionnelle a ete propose pour prendre en compte l'effet de la compression sur la duree de vie en fatigue. Le modele thermique et celui de la contrainte equivalente ont ete valides par l'obtention de durees de vie experimentales analogues a celles calculees.


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Informations

  • Détails : 221 P.
  • Annexes : 27 REF.

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1998TOU30063
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