Caractérisation expérimentale et modélisation numérique de la fatigue à faible nombre de cycles d'un superalliage base ni monocristallin sous chargement multiaxial

par Pascal Boubidi

Thèse de doctorat en Sciences et Génie des matériaux

Sous la direction de Georges Cailletaud.

Soutenue en 2000

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    La durée de vie de structures monocristallines a été abordée selon une approche expérimentale et une modélisation numérique. Une détermination satisfaisante de la durée de vie doit inclure un modèle d'amorçage et une prévision de la propagation de fissure. La principale contribution de cette thèse concerne l’amorçage de fissure via une importante campagne d'essais accomplie pour le sc16 du bam-berlin. Les résultats inédits ont été obtenus à l'aide d'essais sur éprouvettes entaillées. En effet on a montré  que deux zones de fissuration existent de part et d'autre du fond d'entaille pour une éprouvette orientée suivant <001> alors que les fissures se concentrent au niveau de la section minimale pour les orientations <011> et <111>. Des observations métallographiques ont permis également de caractériser le mode de rupture. La partie simulation traite d'abord de l'identification des paramètres du modèle cristallographique valables pour des chargements cycliques anisothermes et pour les températures 20, 650, 850 et 950\c, une attention particulière étant prêté à 950\c. Ce modeler a été utilisé pour simuler des essais isothermes lcf sur éprouvettes entaillées utilisant la méthode des éléments-finis. Des modèles d’amorçage peuvent alors être appliqués par des post-processeurs pour aboutir à la durée de vie. Une nouvelle définition de la variable critique, issue de la cission résolue, a été validée. Une seconde approche, un modèle de rupture statistique tenant compte de la distribution de défauts dans l'estimation de la durée de vie, a également été appliqué avec succès. La méthodologie obtenue à partir de l’éprouvette de laboratoire a été testée et validée par des résultats expérimentaux sur une éprouvette technologique de siemens (kwu) simulant les zones les plus critiques d'une aube de turbine. La dernière partie concerne l’étude numérique des bandes de localisation de la déformation en pointe de fissure d'un monocristal en déformation plane et à basse température. Notre contribution concerne la modification des résultats obtenus par la mécanique classique des milieux continus, produite par l'introduction de la théorie des milieux continus generalisés. Un modèle de Cosserat pour le monocristal a été utilisé, pour différentes orientations d'une éprouvette ct. Celui-ci exclue les bandes en genou en faveur des bandes de cisaillement qui s'identifient aux directions de bifurcation de fissures après propagation stable.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (149 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [139-145], 86 réf.

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  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : EMP 149.529 CCL.TH.1014
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