Modélisation de la propagation de fissure en fatigue par une approche locale de la rupture

par Olivier Voreux

Projet de thèse en Mécanique des matériaux

Sous la direction de Serge Kruch et de Pascale Kanoute.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne) , en partenariat avec ONERA - MAS - Matériaux et structures (laboratoire) et de École normale supérieure Paris-Saclay (Cachan, Val-de-Marne) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 02-10-2017 .


  • Résumé

    Dans le milieu aéronautique, les intervalles inter-inspection sont déterminés par des études de tolérance au dommage des pièces critiques, notamment pour les moteurs. Pour estimer cette tolérance, il est nécessaire de pouvoir modéliser la propagation des fissures en fatigue. Cette propagation a été extensivement étudiée au niveau macroscopique dans le cadre de la mécanique linéaire de la rupture qui suppose que la structure étudiée reste majoritairement dans un régime élastique et la zone plastique reste confinée à la pointe de la fissure au niveau de la singularité. Cette technique permet de reproduire de façon très globale l'avancée de la fissure et sa vitesse dans la mesure où la fissure présente un front relativement droit et son ouverture se fait en mode I. Or, pour les superalliages base nickel (Inco718, N18, N19,…) utilisés dans les disques de turbomachines sollicités à 550°C en fatigue, on observe des fronts de fissure très perturbés et des effets de déversement avec apparition de cisaillement. Ces effets ne peuvent pas être modélisés par des approches globales associées à la mécanique linéaire de la rupture, mais uniquement en prenant en compte la présence de phénomènes non linéaires de plasticité et d'endommagement.

  • Titre traduit

    Fatigue crack propagation modelling using a local approach to fracture


  • Résumé

    In the aeronautical environment, inter-inspection intervals of critical parts are determined by damage tolerance analyses, particularly for engines. To estimate this tolerance, it is necessary to model the fatigue crack propagation. This propagation has been extensively studied at the macroscopic level within the framework of the linear elastic fracture mechanics which assumes that the structure remains mainly in an elastic regime and the plastic zone remains confined at the crack tip close to the singularity. This technique makes it possible to reproduce in a very global way the crack growth and the crack rate if the the crack has a relatively straight front and its opening remains in mode I. However, for nickel base superalloys (Inco718, N18, N19, ...) used in the turbomachine discs at 550 ° C in fatigue, very disturbed crack fronts (tunnelling) and branching effects induced by shear are observed. These effects can not be modelled by global approaches associated with the linear elastic fracture mechanics, but only by taking into account nonlinear phenomena like plasticity and damage.