Fatigue polycyclique multiaxiale de l'acier C35 : caractérisation et modélisation des mécanismes d'endommagement

par Quoc Huy Vu

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

Sous la direction de Damien Halm et de Yves Nadot.


  • Résumé

    Cette étude est dédiée à établir un outil de prédiction de durée de vie pour un métal polycristallin soumis à des chargements multiaxiaux complexes en fatigue à grand nombre de cycles. Afin d'appréhender les mécanismes de plasticité et d'endommagement à modéliser, une campagne d'expériences menées sur un acier type C35 est effectuée dans la première partie de l'étude. Les options de modélisation sont choisies en lien avec cette caractérisation précise des mécanismes. La modélisation s'intéresse à la prévision à la fois du domaine de l'endurance infinie et celui de la durée de vie limitée (105 – 107 cycles). Pour répondre au premier objectif, un critère de fatigue multiaxiale basé sur des invariants des contraintes est proposé. Malgré une formulation simple, les confrontations du critère avec une large base de données sont satisfaisantes. En ce qui concerne le deuxième objectif, afin de dépasser une description purement phénoménologique, un modèle d'endommagement à deux échelles (macro – méso) intègre le critère proposé et est construit dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles permettant de traduire le plus fidèlement possible les mécanismes de dégradation à l'échelle mésoscopique ainsi que capter l'effet de déphasage et le cumul non linéaire du dommage. Au-delà des chargements à amplitude constante, le caractère incrémental du modèle ouvre la perspective du traitement des chargements à amplitude variable.

  • Titre traduit

    Multiaxial high cycle fatigue in C35 steel, caracterization and modelling of damage mechanisms


  • Résumé

    This study is dedicated to establish a model of life prediction for a polycrystalline metal subjected to multiaxial complex loading in high cycle fatigue. In order to understand the mechanisms of plasticity and damage to be modelled, a campaign of experiments conducted on a steel type C35 is carried out in the first part of the study. The modelling options are chosen according to this precise observation of mechanisms. The modelling focuses on the prediction of both infinite life regime and finite life regime (105 – 107 cycles). To address the first objective, a multiaxial fatigue criterion based on stress invariants is proposed. In spite of a simple formulation, the predictions of the criterion are in very good agreement with a wide range of experimental data conducted on various steels. In regard to the second objective, in order to overcome a purely phenomenological description, a two-scale damage model (macro – meso) integrates the proposed criterion and is formulated in the framework of thermodynamics of irreversible processes allowing to capture as closely as possible degradation mechanisms at mesoscopic scale as well as phase shift effect and non linear fatigue damage accumulation. The incremental formulation of the proposed model is an asset to deal with variable amplitude loadings in future works.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (239 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 89 réf.

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