Microplasticité et dissipation en fatigue à très grand nombre de cycles du fer et de l’acier

par Chong Wang

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Claude Bathias et de Danièle Wagner.

Soutenue en 2013

à Paris 10 .


  • Résumé

    Fracture de fatigue des métaux et alliages est le dommage le plus dangereux qui peut conduire à l'accident de composants de l’industrie sans évidemment présage. Contrairement à ce que l’on a cru depuis les premiers travaux de Wôhler [Wôhler, 1867], la courbe SN du fer et des aciers n’est pas morphologie hyperbolique et elle ne présente pas d’horigentale horizontal après 106 ou 101 cycles. Cela signifie que la notion de limite de fatigue est remise en question depuis les années 80, date à laquelle des rechercher en coopération entre plusieurs scientifique chinois et le laboratoire de C. Bathias [Bathias and Ni, 1993; Kong et al, 1991]. Ont abouti à monter que tous les métaux peuvent fissurer en fatigue jusqu’à 10111 cycles. Une certaine façon de définir ‘l’infini ’ à l’échelle humaine. Dans le domaine de fatigue oligocyclique, beaucoup des travaux y compris l'analyse et la modélisation proposée par Pr. H. Maghrébins [Mughrabi et al 1976; Mughrabi et al, 1979; Mughrabi, 1980] a été effectuée, et une juste compréhension est devenue au fil des ans. Formation de bandes de glissement persistantes (BGP) à la surface se trouve généralement et admis ce que l'original critique de dommage par fatigue dans le domaine de fatigue oligocyclique sur ductiles monophasés matériaux et également sur des alliages de précipitation de nombreux durcies. Le BGP représentent localisée plasticité cyclique. Une fois formés des BGPS, accompagnée par le développement d'extrusions et les intrusions, les intrusions sur la surface du matériau introduire la concentration de contrainte au approfondissement en forme d‘encoche alors conduire à des fissures. On a cru la celle déformation plastique en contrainte plane au surface, toujours responsable de l’amorçage des premières microfissures de PSB en fatigue oligocyclique mais ne dépendent pas autre de la surface. Contrairement ce n’est a partir des travaux de Y. Murakami [Murakami et al, 1999] et C. Bathias [BATHIAS, 1999] dans les années 90 que le problème de la fatigue gigacycle a été reconnu que la fracture de fatigue des métaux lieu pas toujours à la surface.

  • Titre traduit

    Microplasticity and dissipation at very high cycle fatigue on ferrite and steel


  • Résumé

    This thesis is part of research conducted by the team of Professor Claude Bathias, since 1976, on the subject of Very High Cycle Fatigue (VHCF), also called "fatigue gigacyciique. " lt is obvious that many of machinery such as bearings,1 springs, turbine disks, rails, cylinder heads, etc. , must reach the billion cycles without failure. And also there are obvious scientific interests to understand and predict the fatigue crack initiation at stress just half the yield, while the damage in continuum mechanics is excluded. Contrary to what has been believed, since the early work of Wôhler [Wôhler, 1867], the SN curve of iron and steel is not a hyperbolic function and has no horizontal asymptote after 106 or 101 cycles. But Wôhler never conclude more than that. It is Basquin in 1910, who introduced the concept of "infinite life time” associated with the definition of "fatigue limit". However the concept of fatigue limit has been questioned since the 80s, when the research in cooperation with several Chinese scientists [Ni and Bathias 1992, Kong et al 1991, Wu et al 1993, Wang et al 1999] and the laboratory of C. Bathias led to show that all metals and alloys can fatigue crack up to 1010 cycles, a way to define ’infinity' in reasonable scale. In regimes of low cycle fatigue and high cycle fatigue lot of work, including the analysis and modeling [Mughrabi and al 1 976; Mughrabi et al, 1979; Mughrabi, 1980], were performed and a proper understanding has emerged over the years. Formation of persistent slip bands (PSB) on the surface has been recognized in the single—phase material and alloys as nucleation of fatigue cracks. The PSB is resulted by localized cyclic plasticity. Formation of PSBs is accompanied with the development of the extrusions and intrusions. Base on the geometry explaining, the intrusion on the surface introducing stress concentrations is the reason of cracks creation. However, it is still remains how the mechanisms of the low cycle fatigue characteristics persisting in VHCF regime. Part of this thesis is dedicated to highlighting the formation of PSB in the Armco iron when crack occurs beyond 107 cycles. At same time, experience has shown that, in industrial multiphase alloys, the fatigue crack initiation at VHCF regime is often internal. Lt was first present by the work of Y. Murakami [Murakami et al, 1999] and C. Bathias [Bathias, 1999] in the 90s. They recognized that fatigue cracking of metals does not initiate from surface.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (179 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.167-177.

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  • Bibliothèque : Université Paris Ouest Nanterre La Défense. Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T13 PA10-077
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