Caracterisation experimentale et modelisation numerique de la fatigue a faible nombre de cycles d'un superalliage base ni monocristallin sous chargement multiaxial

par PASCAL BOUBIDI

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Georges Cailletaud.

Soutenue en 2000

à l'ENSM PARIS .

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  • Résumé

    La duree de vie de structures monocristallines a ete abordee selon une approche experimentale et une modelisation numerique. Une determination satisfaisante de la duree de vie doit inclure un modele d'amorcage et une prevision de la propagation de fissure. La principale contribution de cette these concerne l'amorcage de fissure via une importante campagne d'essais accomplie pour le sc16 du bam-berlin. Les resultats inedits ont ete obtenus a l'aide d'essais sur eprouvettes entaillees. En effet on a montre que deux zones de fissuration existent de part et d'autre du fond d'entaille pour une eprouvette orientee suivant <001> alors que les fissures se concentrent au niveau de la section minimale pour les orientations <011> et <111>. Des observations metallographiques ont permis egalement de caracteriser le mode de rupture. La partie simulation traite d'abord de l'identification des parametres du modele cristallographique valables pour des chargements cycliques anisothermes et pour les temperatures 20, 650, 850 et 950\c, une attention particuliere etant prete a 950\c. Ce modele a ete utilise pour simuler des essais isothermes lcf sur eprouvettes entaillees utilisant la methode des elements-finis. Des modeles d'amorcage peuvent alors etre appliques par des post-processeurs pour aboutir a la duree de vie. Une nouvelle definition de la variable critique, issue de la cission resolue, a ete validee. Une seconde approche, un modele de rupture statistique tenant compte de la distribution de defauts dans l'estimation de la duree de vie, a egalement ete applique avec succes. La methodologie obtenue a partir de l'eprouvette de laboratoire a ete testee et validee par des resultats experimentaux sur une eprouvette technologique de siemens (kwu) simulant les zones les plus critiques d'une aube de turbine. La derniere partie concerne l'etude numerique des bandes de localisation de la deformation en pointe de fissure d'un monocristal en deformation plane et a basse temperature. Notre contribution concerne la modification des resultats obtenus par la mecanique classique des milieux continus, produite par l'introduction de la theorie des milieux continus generalises. Un modele de cosserat pour le monocristal a ete utilise, pour differentes orientations d'une eprouvette ct. Celui-ci exclue les bandes en genou en faveur des bandes de cisaillement qui s'identifient aux directions de bifurcation de fissures apres propagation stable.

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Informations

  • Détails : 150 p.
  • Annexes : 86 ref.

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