Fissuration des aciers à haute température : Effet de la géometrie sur la transferabilité des lois de propagation

par Moulay Rachid Kabiri

Thèse de doctorat en Sciences. Génie des matériaux

Sous la direction de Roland Piques et de Lucien Laiarinandrasana.

Soutenue en 2003

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    Cette étude porte sur les problèmes d'identification et de transférabilité des lois de fissuration des aciers utilisés à haute température. Les nuances étudiées sont : l' acier ferritique 1Cr-1Mo-1/4V et l'acier inoxydable austénitique 316 L(N). Au cours de cette thèse, une base de données a été mise en place, sa particularité est de contenir plusieurs essais de fluage (27 essais), réalisés à différentes températures (550ʿC à 650ʿC) et sur trois différentes géométries. La pertinence du paramètre C* est analysée par une étude systématique des singularités de contraintes en élasto-viscoplasticité sous plusieurs modes de chargement (différents taux de triaxialité). Il a été montré que, outre le paramètre C*, un deuxième terme non singulier, noté Q*, est nécessaire pour décrire les variables locales au voisinage de la pointe de fissure. Les valeurs de ce paramètre de confinement sont toujours négatives. La conséquence en est que l'application des lois classiques de fissuration seront sécurisantes pour les applications industrielles. Pour les aciers ferritiques, une corrélation de type Ti - C* a été retenue, et pour l'acier inoxydable austénitique, une courbe maîtresse (da/dt - C*) a été établie. Pour cette identification une nouvelle méthodologie a été mise en place. Enfin, la propagation des fissures a été simulée numériquement par la technique de relâchement des nœuds, permettant ainsi, de valider les expressions analytiques retenues pour dépouiller les essais de fluage.

  • Titre traduit

    High temperature cracking of steels : Effect of geometry on creep crack growth laws


  • Résumé

    This study deals with identification and transferability of high temperature creep cracking laws of steels. A global approach has been used to characterize creep crack initiation and propagation. The studied materials are : the ferritic steels 1Cr-1Mo-1/4V and the austenitic stainless steel 316 L(N). During this thesis a data base was setting up, it regroups several tests of fatigue, creep, creep-fatigue, and relaxation. Its particularity is to contain several creep tests (27 tests), achieved at various temperatures (550 to 650ʿC) and using three different geometries. The relevance of the C* parameter was analysed by a means of systematic study of elasto-viscoplastic stress singularities under several conditions (different stress triaxiality). It has been shown that, besides the C* parameter , a second non singular term, denoted here as Q*, is necessary to describe the local variables in the vicinity of the crack tip. Values of this constraint parameter are always negative. Consequently, application of typical creep crack growth laws linking the creep crack growth rate to the C* parameter (da/dt - C *), will be conservative for industrial applications. For ferritic steels, a correlation of Ti - C* type has been kept to predict crack initiation time Ti. For the austenitic stainless steel, a master curve (da/dt - C*), using a new data analysis method, was established. Finally, the propagation of cracks has been simulated numerically using the node release technique, allowing to validate analytical expressions utilised for the experimental creep test data processing.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (167 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 72 réf.

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