Etude de la propagation de fissures physiquement courtes dans les alliages de titane pour turbomachines d'hélicoptères à différentes températures

par Gaëlle Chrétien (Chrétien)

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

Sous la direction de Christine Sarrazin-Baudoux.

Le jury était composé de Zéline Hervier, Jean Meriaux, Sylvie Pommier.

Les rapporteurs étaient Jean-Yves Buffière, Julien Réthoré.


  • Résumé

    Cette thèse s’inscrit dans le cadre général de l’étude de la tolérance au dommage des pièces tournantes dans les turbomachines d’hélicoptères et porte sur la résistance à la propagation de fissures courtes 2D.Pour mener à bien cette étude, l’effet de la température est d’abord étudié sur les seuils de propagation de fissures longues à R=0,1 sur deux alliages TA6V et Ti6242 de microstructure bimodale (20°C et 400°C pour le TA6V et 20°C, 200°C et 500°C pour le Ti6242). Au voisinage du seuil, le comportement effectif(après correction de la fermeture) est sensiblement identique pour les deux alliages aux températures testées. La fermeture est principalement induite par l’oxyde à haute température et par la rugosité des surfaces de rupture à température ambiante.L’évolution du seuil de propagation en fonction de la longueur de fissure a ensuite été étudiée à R=0,1. Un outil de détermination automatique du niveau de fermeture a été mis en place afin d’améliorer la mesure pour des fissures très courtes (80 μm). La fermeture mesurée pour différentes longueurs de fissure obtenues par usinage progressif du sillage plastique est comparable à celle obtenue au cours de la propagation d’une fissure courte 2D au seuil, sauf pour les hautes températures où la fermeture induite par l’oxyde se développe rapidement. Les différences de comportement entre fissure longue et fissure courte sont expliquées par une contribution réduite de la fermeture lorsque le sillage de la fissure est réduit.Un critère de non-propagation s’inspirant du formalisme initialement proposé par Kitagawa et une loi de propagation adaptée permettent de mieux prédire la résistance à la propagation des fissures physiquement courtes.

  • Titre traduit

    Fatigue Propagation of Physically Short Cracks in Titanium Alloys for Helicopter Turbomachines at Different Temperatures


  • Résumé

    Damage tolerance analyses of rotating parts, containing 2D-short crack, in turbomachines of helicopters is the main focus of this thesis.Fatigue crack propagation tests were performed at R=0.1 on two bimodal Titanium alloys at different temperatures (20°C and 400°C for TA6V and 20°C, 200°C and 500°C for Ti6242). Near-threshold effective behaviors (after crack closure correction) were approximately the same for the two alloys attested temperatures. Crack closure was principally due to oxide layer at high temperatures and to fracture surface roughness at ambient temperature.Then the variations of the crack propagation threshold with crack length was studied at R=0.1 and different temperatures. A numerical tool was developed to automatically detect crack closure level more precisely for, as short as, 80μm cracks. Crack closure levels measured at different crack lengths obtained from progressive machining of the plastic wake were quite similar to the ones obtained during propagation of 2D-short cracks near the threshold, except at high temperatures where oxide-induced crack closure developed rapidly. Differences in behavior of long cracks and short cracks were explained by a reduction of crack closure level when crack wake was not fully developed.A non-propagation criterion based on formalism initially proposed by Kitagawa and a modified-Paris propagation law allow to give a better description of physically 2D-short crack propagation resistance.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 12-09-2024

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique. Centre de ressources documentaires.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.