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ETUDE APPROFONDIE, AU NIVEAU DES FAIBLES VITESSES DE FISSURATION SUR L'EFFET DE L'ENVIRONNEMENT GAZEUX QUANT AUX FACIES DE RUPTURE: DANS L'AIR LA PROPAGATION DES FISSURES EST PLUS RAPIDE QUE DANS LE VIDE OU DANS UN MILIEU INERTE
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ETUDE DE LA PROPAGATION DES FISSURES DE FATIGUE DANS L'ACIER DE CONSTRUCTION E460 ET DANS L'ALLIAGE A HAUTE RESISTANCE A BASE D'ALUMINIUM DANS DIFFERENTS MILIEUX. L'INFLUENCE DE L'ENVIRONNEMENT SE MANIFESTE PAR TROIS MECANISMES: ADSORPTION GAZEUSE SUR LES SURFACES CREEES PAR FISSURATION, FRAGILISATION PAR L'HYDROGENE, OXYDATION DES SURFACES. DESCRIPTION DE LA PROPAGATION PAR DEUX LOIS CORRESPONDANT A UNE FISSURATION CONTROLEE PAR LE CUMUL DE DOMMAGE OU PAR LA FRAGILISATION PAR HYDROGENE
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CETTE ETUDE A POUR OBJET DE COMPARER LES MECANISMES DE FISSURATION PAR FATIGUE D'UN ALLIAGE D'ALUMINIUM-LITHIUM DU TYPE 8090C T851 ET LE 2024 T351, SOUS CHARGEMENTS D'AMPLITUDE CONSTANTE ET SOUS SPECTRES REPRESENTATIFS DES SOLLICITATIONS SUBIES PAR L'INTRADOS D'UNE AILE D'AVION. SOUS CHARGEMENT D'AMPLITUDE CONSTANTE, LA RESISTANCE A LA FISSURATION, A L'AIR ET SOUS VIDE, DU 8090C T851 EST SUPERIEURE OU EGALE A CELLE DU 2024 T351. LA DIFFERENCE S'AMENUISE LORSQU'IL S'AGIT D'ESSAIS A L'AIR ET A R ELEVE. CE COMPORTEMENT EST ATTRIBUE A L'EFFET DE FERMETURE. SOUS CHARGEMENT D'AMPLITUDE VARIABLE, LA RESISTANCE A LA FISSURATION SOUS VIDE DE L'ALLIAGE ALUMINIUM-LITHIUM EST NETTEMENT SUPERIEURE A CELLE DE L'ALLIAGE 2024 ALORS QUE, SOUS AIR, LES VITESSES DE FISSURATION SONT QUASI SIMILAIRES POUR LES DEUX ALLIAGES. L'ETUDE DES MICRO-MECANISMES PERMET D'IDENTIFIER TROIS MECANISMES PRINCIPAUX: 1) UN MECANISME APPELE STADE I-LIKE, A CARACTERE CRISTALLOGRAPHIQUE DOMINANT DU A L'ACTIVATION D'UN SEUL SYSTEME DE GLISSEMENT SELON UN PLAN 111, 2) UN MECANISME ASSOCIE A LA PROPAGATION SUIVANT UN PLAN 100 PAR ACTIVATION DE GLISSEMENT SELON DEUX PLANS 111, 3) LE MECANISME ASSOCIE A L'ACTIVATION DE PLUSIEURS SYSTEMES DE GLISSEMENT SIMULTANES (STADE II) AVEC UN PLAN MOYEN DE FISSURATION 100. L'ANALYSE QUANTITATIVE DES FACIES DE RUPTURE MONTRE QUE DANS LE 8090C T851 LE MODE DE RUPTURE PREDOMINANT DEPEND DES CONDITIONS DE SOLLICITATION ET D'ENVIRONNEMENT, TANDIS QUE DANS LE 2024 T351, LE MECANISME DE FISSURATION PREDOMINANT EST TOUJOURS LE STADE II. CETTE ANALYSE PERMET D'ETABLIR DES MODELES DE PREVISION DE DUREE DE VIE
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Cette étude s'inscrit dans le cadre du développement d'un futur avion civil de transport supersonique. L'évolution des normes de certification imposant de dimensionner les éléments du fuselage en tolérance au dommage, il devient nécessaire de caractériser et d'identifier les mécanismes contrôlant la propagation à haute température (130-175°C) du matériau choisi pour le fuselage pour des chargements où des interactions fatigue-fluage sont possibles. Le matériau présélectionné pour le fuselage l'alliage d'aluminium 2650 T6. Celui-ci présente une résistance intrinsèque à la fatigue haute fréquence comparable à celle des alliages d'aluminium de la même famille. L'effet d'environnement, principalement lié à l'effet d'adsorption de vapeur d'eau, est peu important à température ambiante et reste sensiblement inchangé dans la gamme 130-175°C. La diminution de la résistance en fluage de l'alliage, lorsque la température augmente, est accompagnée d'une augmentation du taux de rupture intergranulaire, en début de propagation en liaison (avec l'activation de la diffusion de lacunes et la cavitation). La fissuration de fatigue-fluage se caractérise par un endommagement de type fluage dépendant du temps se produisant à partir d'une valeur critique de la période d'essai quel que soit l'environnement considéré. L'effet d'environnement est associé à un effet du chargement cyclique sur cet endommagement dépendant du temps qui est moins important que l'endommagement de fluage ce qui tend globalement à ralentir la fissuration. Sous vide, l'interaction fatigue-fluage est tout d'abord légèrement néfaste en début de propagation puis absente ce qui revient alors à assimiler la propagation dépendante du temps à la propagation de fluage pur.
Author: Medhi Salem Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 246
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Dans les conditions industrielles comme dans les essais de laboratoire, l'endommagement des aciers à outils de mise en forme à chaud, en particulier en fonderie sous pression d'aluminium, se fait par un couplage complexe entre Fatigue Thermique (FT) et mécanismes de dégradation sous l'effet de l'environnement. En effet, à partir de 500 °C sous air ambiant, une couche d'oxyde de fer duplex, constituée d'une partie interne riche en chrome et d'une partie externe pauvre en chrome, se forme sur la surface de l'acier. Par ailleurs, lors du contact avec l'alliage d'aluminium en fusion, l'interaction entre l'aluminium et le fer entraîne la croissance d'une couche intermétallique polyphasée. Nous avons développé une approche expérimentale consistant à découpler les sollicitations afin d'étudier les différents mécanismes d'endommagement de manière distincte ainsi que sous conditions complexes. Un essai de corrosion dans un bain fondu a permis d'étudier l'aluminisation entre l'alliage d'aluminium AlSi9Cu3 et l'acier à outil X38CrMoV5, en conditions statique et isotherme. L'évolution de l'épaisseur totale de la couche intermétallique, régie par la diffusion, est considérablement influencée par les phénomènes de dissolution notamment au-delà de 650 °C. D'autre part, un banc d'essai de FT par induction, travaillant sous différentes atmosphères et pressions partielles d'oxygène, a permis d'étudier les effets de l'oxydation. Des éprouvettes axisymétriques en forme de disque, vierges ou pré-aluminisées, ont été soumises à différents cycles thermiques (Tmin = 100 °C, Tmax de 550 à 650 °C à l'extrémité de l'éprouvette), avec une vitesse de chauffage constante (420 °C.s-1). À 550 °C, l'endommagement se fait par écaillage cyclique de la couche d'oxyde ; aucune macro-fissuration n'est observée jusqu'à 400 000 cycles. Au delà de cette température, lorsque la couche superficielle est compacte et adhérente, elle subit d'abord une micro-fissuration périodique et parallèle. À partir de ce réseau de " faïençage uni-axial ", plusieurs fissures macroscopiques se propagent successivement dans l'acier. En revanche, en l'absence de couche superficielle compacte, on n'obsreve pas de micro-fissuration préalable et les macro-fissures apparaissent simultanément lorsque la dureté de l'acier atteint un seuil d'adoucissement critique. La propagation des macro-fissures à l'échelle macroscopique se fait en mode I perpendiculairement à l'axe ortho-radial. Les macro-fissures atteignent des profondeurs différentes en fonction de leur nombre. Une analyse thermique et thermo-mécanique par éléments finis utilisant des lois de comportement " thermo-élasto-plastique " (EP) et " thermo-élasto-visco-plastique " (EVP) a été réalisée. Elle a montré que le choix du modèle est sans conséquence si le critère de durée de vie est basé sur l'amplitude de contrainte. Par contre, le modèle EVP se révèle plus adapté lorsque d'autres paramètres sont considérés (comme la contrainte maximale pour l'estimation de l'amorçage), car il tient compte des effets liés au temps (vitesse de sollicitation et évolution microstructurale). Le concept de la mécanique linéaire de la rupture a été utilisé pour modéliser les cinétiques de fissuration. Le Facteur d'Intensité de Contrainte (FIC) a été calculé en utilisant la fonction de poids développée par Bueckner. L'ouverture résiduelle des fissures mesurée à froid a permis de valider le calcul de FIC.
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Influence de la taille des grains (6,7 um à 39 um) sur le seuil et la résistance à la fissuration par fatigue. Le comportement à la fissuration par fatigue peut être expliqué en tenant compte de l'effet de la rugosité des surfaces de rupture en comparaison entre les alliages fabriqués par métallurgie des poudres et ceux fabriqués par métallurgie conventionnelle. Proposition d'un modèle assez simple permettant de déterminer le seuil de non fissuration en tenant compte des effets de rapport de charge, de la limite d'élasticité cyclique, de la taille des grains et de l'espacement entre les précipités incohérents.
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DE PAR LEURS PROPRIETES ATTRAYANTES (BONNE RESISTANCE A LA CORROSION, A L'OXYDATION ET AU FLUAGE, EXCELLENTE RETENTION DE MODULE, RESISTANCE RAISONNABLE A HAUTE TEMPERATURE, FAIBLE DENSITE), LES ALLIAGES BASES SUR LE COMPOSE INTERMETALLIQUE TIAL SONT PRESSENTIS DANS DES APPLICATIONS STRUCTURALES A HAUTE TEMPERATURE. L'INTERET INDUSTRIEL CROISSANT, LA CONNAISSANCE DES PROPRIETES D'USAGE CONSTITUE UNE ETAPE ESSENTIELLE. EN PARTICULIER, LA CONNAISSANCE DE LA TENUE A LA FATIGUE ET NOTAMMENT LA RESISTANCE A LA FISSURATION EST SOUVENT INDISPENSABLE POUR LE DIMENSIONNEMENT DES PIECES. CETTE ETUDE EST DONC CONSACREE A L'ANALYSE DE LA PROPAGATION DES FISSURES DE FATIGUE DANS UN ALLIAGE INTERMETALLIQUE A BASE TIAL, AVEC UNE ATTENTION PARTICULIERE PORTEE AUX ROLES RESPECTIFS DE DIFFERENTS FACTEURS TELS QUE LA FERMETURE DE FISSURE, LA TEMPERATURE, LA MICROSTRUCTURE ET L'ENVIRONNEMENT. UNE CARACTERISATION DETAILLEE DU COMPORTEMENT EN FISSURATION PAR FATIGUE EST EFFECTUEE POUR DIFFERENTES CONDITIONS D'ENVIRONNEMENT ET DE TEMPERATURE. L'EXAMEN DE LA PROPAGATION SOULIGNE LE CARACTERE DIFFUS DE L'ENDOMMAGEMENT EN POINTE DE FISSURE ET LA SIMILITUDE DES MECANISMES DE RUPTURE INTERVENANT SOUS LES DIFFERENTES CONDITIONS D'ESSAI. IL EST MONTRE QUE LE CONCEPT DE FERMETURE DE FISSURE INTRODUIT POUR LES ALLIAGES CONVENTIONNELS S'APPLIQUENT EGALEMENT AU CAS DES COMPOSES INTERMETALLIQUES ET CORRESPOND PRINCIPALEMENT A UNE FERMETURE INDUITE PAR LA RUGOSITE. L'INFLUENCE DE LA TEMPERATURE ET DE LA MICROSTRUCTURE SUR LE COMPORTEMENT INTRINSEQUE EST ETROITEMENT LIEE A UN EFFET DE LA TENACITE DANS LE DOMAINE DES VITESSES DE PROPAGATION ELEVEES. UNE LOI DECRIVANT LE COMPORTEMENT INTRINSEQUE A DIFFERENTES TEMPERATURES EST PROPOSEE. ENFIN, UN FORT EFFET DE L'ENVIRONNEMENT SUR LA RESISTANCE A LA PROPAGATION EST MIS EN EVIDENCE. LA VAPEUR D'EAU EST IDENTIFIEE COMME ESPECE ACTIVE A TEMPERATURE AMBIANTE ET SEMBLE EGALEMENT ETRE UN FACTEUR DETERMINANT A HAUTE TEMPERATURE.
Author: FRANÇOIS Publisher: Lavoisier ISBN: 2746243237 Category : Languages : en Pages : 496
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Concevoir de nouveaux matériaux de structure, allonger la durée de vie des pièces, éviter les ruptures en service font partie des préoccupations majeures des ingénieurs. Une bonne maîtrise du comportement mécanique des matériaux est essentielle pour aboutir à ce résultat. Cet ouvrage aborde ce sujet dans les domaines de la viscoplasticité, de l'endommagement, de la résistance à la fissuration et de la mécanique du contact. Faisant suite à un précédent volume sur le comportement mécanique des matériaux, consacré à l'élasticité et à l'élastoplasticité, il conserve la même démarche qui consiste, en partant des mécanismes actifs à l'échelle microscopique, à remonter aux lois macroscopiques. Le premier chapitre concerne les comportements viscoplastiques qui se manifestent, par exemple, à basse température, par une influence de la vitesse de sollicitation, ou, à haute température, par le fluage sous charge constante. Le deuxième chapitre traite des très nombreux phénomènes d'endommagement que l'on rencontre dans tous les matériaux (métalliques, polymères, verres, bétons ...), comme la cavitation, la fatigue, la corrosion sous contrainte. Le troisième chapitre donne les notions de mécanique de la rupture nécessaires pour comprendre la résistance de la fissuration. Le quatrième chapitre apporte les notions principales de mécanique du contact. Chaque chapitre est suivi d'exercices, énoncés de telle sorte que le lecteur est guidé pas à pas pour trouver la solution. De très nombreuses illustrations facilitent la lecture. Comportement mécanique des matériaux est le fruit du DEA "Mécanique et Matériaux" de la région parisienne. Il s'adresse aussi aux élèves-ingénieurs, ingénieurs et chercheurs. Les développements mathématiques y sont d'un accès facile. Les réelles difficultés, dont la maîtrise n'est pas exempte d'aspects passionnants, résident dans les fréquents changements d'échelle et dans le sens physique auquel il est fait appel.
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Effet du rapport r et de l'environnement. Facteur d'intensité de contrainte et mesure du c.o.d. Fractographie par microscopie électronique a balayage. Appareillage experimental
Author: Abderrahim Zeghloul
Author: JUNG-HO.. KWON
Author: Florentinus Adiwijayanto
Author: Grégory Odemer
Author: Franck Armel Tchitembo Goma
Author: Medhi Salem
Author: Kacem Benrefad
Author: Catherine Mabru
Author: FRANÇOIS
Author: Alain Clérivet