Propagation par fatigue des fissures physiquement courtes dans un acier inoxydable de type 304L : rôle de la fermeture et de la plasticité

par Nicolas Lesur

Thèse de doctorat en Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces

Sous la direction de Christine Sarrazin-Baudoux.

Soutenue en 2005

à Poitiers .


  • Résumé

    Dans la problématique de l'étude du comportement en fatigue thermique d'un réseau de faïençage pour les composants de centrale nucléaire, la connaissance de l'évolution du seuil nominal de non propagation d'une fissure de faible profondeur dans l'acier inoxydable 304L est nécessaire. Cette étude s'est attachée à déterminer l'évolution de ce seuil, dans le cas d'une fissure physiquement courte d'une longueur supérieure à 0,1 mm, cas dans lequel les principes de la mécanique linéaire de la rupture sont applicables. Une attention toute particulière a été apportée sur l'évolution de la fermeture qui induit cette évolution. Le développement d'outils informatique performants a permis d'automatiser cette mesure et de faire apparaître des boucles d'hystérésis. Les résultats obtenus ont mis en évidence un effet fissure courte pour les longueurs inférieures à 0,5 millimètres que ce soit à R=0,1 ou R=0,7 à température ambiante, et inférieures à 0,8 mm à 300°C à R=0,1. L'étude numérique a permis de mettre en évidence une fermeture par remise en contact des lèvres de la fissure pour les deux rapports de charge 0,1 et 0,7 en contraintes planes mais pas en déformations planes contrairement aux matériaux classiques qui ne présente pas de remise en contact à R=0,7. Ces calculs nous ont permis également d'interpréter les boucles d'hystérésis induite par la plasticité locale associé à un effet rochet. Une loi puissance entre la vitesse de fissuration et la partie effective du chargement où il y a déformation plastique en pointe de fissure, Keff,pl a été introduite. Cette loi a été validée pour les deux rapports de charge étudiés dans le cas des fissures longues ou physiquement courtes.

  • Titre traduit

    The propagation of short fatigue crack effect in 304L stainless steel : closure and plasticity effect


  • Résumé

    The behaviour of 2D physically short cracks has been studied for an austenitic stainless steel type A304L. Experimental fatigue tests have shown an increase of the threshold fatigue range when the crack length is increasing from 0. 1 to 0. 8 mm. This effect is explained in term of crack closure variation. The numerical simulation by mean of finite elements supports such an effect of crack closure when computing is performed in plane stress at R=0. 1 and R=0. 7. Such behaviour is typical for a material characterized by an isotropic and cinematic constitutive cyclic hardening law. The local plasticity effect is shown to control the crack growth rate and has been related to an effective plastic intensity factor range.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (166 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 45 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 05/POIT/2337-B
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