Comportement anisotrope en fatigue des composants mécaniques forgés

par Etienne Pessard

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Franck Morel.

Soutenue en 2009

à Angers .


  • Résumé

    Cette étude qui s'inscrit dans le cadre d'un projet ANR traitant du comportement en fatigue des pièces forgées a pour objectif, d'une part, de comprendre les effets des hétérogénéités microstructurales issues de la phase de mise en œuvre sur les mécanismes d'endommagement en fatigue, et d'autre part, de proposer un critère d'endurance anisotrope adapté à la spécificité des composants mécaniques forgés. Dans une première partie, l'analyse des effets des procédés de déformation plastique (forgeage et laminage) sur la tenue en fatigue des composants métalliques obtenus est abordée. A partir de différentes campagnes d'essai, le comportement anisotrope en Fatigue à Grand Nombre de Cycles (FGNC) de différents aciers est caractérisé. Une attention particulière est portée à la description et à l'analyse des mécanismes d'endommagement en FGNC. Les effets de la microstructure et du contenu inclusionnaire sur les mécanismes d'endommagement sont particulièrement analysés. Des essais d'auto-échauffement sont également menés afin de tester l'utilisation de ces méthodes de caractérisation des propriétés en fatigue dites rapides dans le cas d'acier dont le comportement en fatigue est anisotrope. Un critère de fatigue probabiliste anisotrope est ensuite proposé. Basé sur l'hypothèse du maillon le plus faible, il permet d'exprimer de façon simple la compétition possible entre différents types de mécanismes. Le critère obtenu est adapté pour les matériaux contenant ou non des défauts et les prévisions peuvent être entre autres illustrées par le tracé d'un diagramme de Kitagawa probabiliste. Grâce à ce nouveau critère, des paramètres microstructuraux issus de l'opération de mise en forme peuvent être intégrés dans le calcul de dimensionnement en fatigue. Une optimisation de la préforme du composant ou des paramètres de mise en forme peut dès lors être envisagée.


  • Résumé

    This study is including on an ANR project concerning the fatigue behavior of forged components. On the one hand, it aims to understand the effects of microstructural heterogeneities resulting from the process operation on the damage mechanisms in fatigue. On the other and, it aims to propose an anisotropic fatigue criterion adapted to forged mechanical components. In a first part, the analysis of the effects of the plastic deformation process (forging and rolling) on the fatigue strength is studied. From various fatigue tests, the anistropic fatigue behaviour of various steel is characterized. The damage mechanism in fatigue, the effects of the microstructure and the inclusions contents are particularly analyzed. Self-heating tests are also carried out in order to test the use of this fast method on anisotropic fatigue steel. A probabilistic fatigue criterion is proposed. Based on the weakest link theory, it permits to express in a simple way the possible competition between various types of mechanism. The criterion obtained is adapted for materials containing or not defects and leads to a Kitagawa type diagram and explain the anisotropy in the material. Thanks to this new criterion, microstructural parameters from the forming operation can be integrated in the calculation in fatigue. An optimimization of the forged of the perform of the component or parameters process can consequently considered.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (209 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 198-203

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  • Bibliothèque : Université d'Angers. Service commun de la documentation. Section Lettres - Sciences.
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