Modélisation de la fissuration en fatigue vibratoire à haute température PDF Download
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Dans le cadre de cette thèse, nos efforts se sont portés, pendant trois ans, sur quatre objectifs: 1) calcul du facteur d'intensité de contraintes en fatigue vibratoire à température ambiante et à haute température par la méthode des éléments finis; 2) essais et analyses de fissuration à température ambiante et a haute température en fatigue vibratoire et en fatigue conventionnelle; 3) pilotage de la machine d'essai par un micro-ordinateur IBM ps/2; 4) conception et réalisation d'un nouveau système d'essai pour la superposition de la fatigue vibratoire a une charge moyenne non nulle. Les études en fatigue vibratoire nous permettent de tirer les conclusions suivantes: en fatigue vibratoire, le calcul du facteur d'intensité de contraintes est caractérisé par l'amplitude de vibration, non par la contrainte nominale. En fatigue vibratoire, l'effet de la fermeture de la fissure est plus faible qu'en fatigue conventionnelle grâce à la relaxation des contraintes résiduelles en tête de fissure. Dans nos études, la fréquence de sollicitation est très importante 20 kHz, mais elle ne provoque pas une chaleur telle qu'un changement de la vitesse de propagation de la fissure soit observé. Le mécanisme de fissuration en fatigue vibratoire est semblable a celui de la fatigue conventionnelle. à haute température, l'oxydation peut ralentir la propagation d'une fissure au voisinage du seuil a une charge faible quand la température est assez élevée
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Dans le cadre de cette thèse, nos efforts se sont portés, pendant trois ans, sur quatre objectifs: 1) calcul du facteur d'intensité de contraintes en fatigue vibratoire à température ambiante et à haute température par la méthode des éléments finis; 2) essais et analyses de fissuration à température ambiante et a haute température en fatigue vibratoire et en fatigue conventionnelle; 3) pilotage de la machine d'essai par un micro-ordinateur IBM ps/2; 4) conception et réalisation d'un nouveau système d'essai pour la superposition de la fatigue vibratoire a une charge moyenne non nulle. Les études en fatigue vibratoire nous permettent de tirer les conclusions suivantes: en fatigue vibratoire, le calcul du facteur d'intensité de contraintes est caractérisé par l'amplitude de vibration, non par la contrainte nominale. En fatigue vibratoire, l'effet de la fermeture de la fissure est plus faible qu'en fatigue conventionnelle grâce à la relaxation des contraintes résiduelles en tête de fissure. Dans nos études, la fréquence de sollicitation est très importante 20 kHz, mais elle ne provoque pas une chaleur telle qu'un changement de la vitesse de propagation de la fissure soit observé. Le mécanisme de fissuration en fatigue vibratoire est semblable a celui de la fatigue conventionnelle. à haute température, l'oxydation peut ralentir la propagation d'une fissure au voisinage du seuil a une charge faible quand la température est assez élevée
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LA TENUE DES MOTEURS D'AVIONS PASSE DE PLUS EN PLUS PAR LES ANALYSES DE DUREES DE VIE SOUS SOLLICITATIONS DE SERVICE, FAISANT INTERVENIR, EN PARTICULIER, LES PHENOMENES DUS AUX TEMPERATURES ELEVEES. UNE NOUVELLE LOI DE PROPAGATION DES FISSURES EST ELABOREE, AVEC POUR OBJECTIF LES ANALYSES SYSTEMATIQUES DES DISQUES DE TURBINE. ELLE EST DETERMINEE ET UTILISEE SUR UN ALLIAGE POUR DISQUES, L'ASTROLOY (METALLURGIE DES POUDRES), A 650C. CETTE LOI A CARACTERE PHENOMENOLOGIQUE EST CONSTRUITE EN CHERCHANT A RENDRE COHERENTES DES OBSERVATIONS DE NATURES DIFFERENTES (EXPERIMENTALE, NUMERIQUE ET PHYSIQUE). EN PARTICULIER, ELLE S'APPUIE SUR: 1) UN VASTE PROGRAMME EXPERIMENTAL, MENE EN CONCERTATION ENTRE L'ONERA, L'ENSMP ET LA SNECMA, QUI A PERMIS, ENTRE AUTRES, DE METTRE EN EVIDENCE LES EFFETS DES TEMPS DE MAINTIEN A HAUTE TEMPERATURE, 2) UN ENSEMBLE DE SIMULATIONS NUMERIQUES MENEES EN VISCOPLASTICITE CYCLIQUE AVEC UN CODE D'ELEMENTS FINIS. LES PHENOMENES D'OUVERTURE-FERMETURE ET DE REDISTRIBUTIONS DE CONTRAINTES SONT ETUDIES EN DETAIL EN FONCTION DE LA PROPAGATION DE LA FISSURE (METHODE DE RELACHEMENT DES NUDS), 3) DES OBSERVATIONS FAITES PAR AILLEURS SUR LES CINETIQUES D'OXYDATION ET LEUR INFLUENCE SUR LA FRAGILISATION DU MATERIAU. UN MODELE DE PROPAGATION EST AINSI ELABORE DANS LE CADRE DE LA MECANIQUE LINEAIRE DE LA RUPTURE, EN COMBINANT PROPAGATION PAR FATIGUE ET PAR FLUAGE, EFFET MECANIQUE DE RELAXATION DU SEUIL DE NON-PROPAGATION ET EFFET DE FRAGILISATION PAR OXYDATION EN TETE DE FISSURE. IL PERMET DE TRADUIRE FIDELEMENT LA PROPAGATION SOUS DES CYCLES DE CHARGEMENT DE FORME COMPLEXE, FAISANT INTERVENIR DES PHASES DE MAINTIEN AU COURS DES TRANSITOIRES DE DECHARGE
Author: Claude Bathias Publisher: CRC Press ISBN: 020302060X Category : Science Languages : en Pages : 327
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Written by pioneers in the study and analysis of very high cycle fatigue this text brings together the most recent findings on gigacycle fatigue phenomena, focusing on improving the reliability and performance of key engine and machine components. This reference reflects the explosion of new concepts, testing methods, and data on very high cycle fa
Author: JEAN PAUL.. POLVORA Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 432
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CETTE ETUDE PORTE SUR LA PROPAGATION DE FISSURE A 650C DANS UN ACIER INOXYDABLE AUSTENITIQUE DE NUANCE Z2 CND 17-12. ELLE EST BASEE SUR TRAVAIL UN EXPERIMENTAL (37 ESSAIS) QUI CONCERNE, TOUT D'ABORD, DES EPROUVETTES DE TYPE CT SOLLICITEES A 650C EN FATIGUE, FLUAGE, FATIGUE-FLUAGE EN FORCE IMPOSEE. ENSUITE, DES TUBES FISSURES AVEC ENTAILLE CIRCONFERENTIELLE INTERNE SOLLICITES EN FLEXION 4 POINTS A DEPLACEMENT IMPOSE. EN UTILISANT LES OUTILS DE LA MECANIQUE DE LA RUPTURE (PARAMETRES K, J ET C*) ET DANS LE CADRE D'UNE APPROCHE GLOBALE DE LA PROPAGATION, IL S'AGIT ICI DE RECHERCHER UNE METHODOLOGIE DE CALCUL PERMETTANT DE PREVOIR L'EVOLUTION D'UNE FISSURE. LES OBSERVATIONS MICROSCOPIQUES ONT PERMIS D'IDENTIFIER DES FACIES DE RUPTURE TRANSGRANULAIRE OU MIXTE EN FATIGUE ET ESSENTIELLEMENT INTERGRANULAIRE EN FATIGUE-FLUAGE ET FLUAGE. EN FATIGUE CONTINUE, LA LOI DE PARIS DU MATERIAU A 650C RELIE LA VITESSE DE FISSURATION A LA VARIATION DU FACTEUR D'INTENSITE DES CONTRAINTES. EN FLUAGE PUR SUR EPROUVETTE CT, LA VITESSE PROPAGATION SUIT UNE CORRELATION QUI LA LIE A L'EVOLUTION DU PARAMETRE C* QUI PEUT ETRE ESTIME EXPERIMENTALEMENT, NUMERIQUEMENT ET ANALYTIQUEMENT. LES ESSAIS DE FATIGUE-FLUAGE AVEC TEMPS DE MAINTIEN COMPRIS ENTRE 1/2H ET 48H ONT MIS EN EVIDENCE UNE ACCELERATION SUR LA VITESSE DE FISSURATION PAR RAPPORT A LA LOI DE PARIS OBTENUE EN FATIGUE CONTINUE. POUR T#M 5H, LA VITESSE DIMINUE PUIS AUGMENTE A NOUVEAU ET SUIT UNE PENTE GLOBALEMENT PLUS RAIDE QUE LA LOI DE PARIS DU MATERIAU. CES EFFETS, ASSOCIES AUX OBSERVATIONS MICROSCOPIQUES, TRADUISENT L'INFLUENCE DES MECANISMES DE DEFORMATION ET DE LA LOI DE COMPORTEMENT DE FLUAGE SUR LA CINETIQUE DE FISSURATION. LA MODELISATION DES CES ESSAIS A PARTIR D'UN MODELE DE SOMMATION DES VITESSES DE FATIGUE ET DE FLUAGE FOURNI DES RESULTATS SATISFAISANTS QUAND LE PARAMETRE C* EST EVALUE A PARTIR DE L'ESTIMATION SIMPLIFIEE C*#S. POUR CELA, L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT DE FLUAGE AU COURS DE L'ESSAI DOIT ETRE PRISE EN COMPTE DANS LE CALCUL DES PARAMETRES ET DANS LEUR INTEGRATION.
Author: ZHENDE.. SUN Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 182
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CE TRAVAIL A ETE CONCENTRE A L'ETUDE DU COMPORTEMENT ET A LA COMPREHENSION DU MECANISME DE FISSURATION A HAUTE FREQUENCE EN FATIGUE ET EN FRETTING-FATIGUE. LES PRINCIPAUX TRAVAUX DANS CETTE ETUDE SONT : DEVELOPPEMENT DE NOUVEAUX SYSTEMES D'ESSAI POUR LA FISSURATION ET LE FRETTING FATIGUE A HAUTE FREQUENCE ; CALCUL NUMERAL DU FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTE PAR LES ELEMENTS FINIS (PROGRAMME ANSYS) ; ETUDES EXPERIMENTAUX DU SEUIL DE FISSURATION A HAUTE FREQUENCE EN FATIGUE SUR DE NOMBREUX MATERIAUX (FONTE, ACIERS INOXYDABLES, TOLE MINCE ET ACIERS A RESSORT) ET EN FRETTING-FATIGUE SUR LES ACIERS A HAUTES RESISTANCES ; ANALYSES MICROSTRUCTURELLES DES MECANISMES DE FATIGUE A PARTIR DU MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE. LA FATIGUE VIBRATOIRE A HAUTE FREQUENCE EST UN MOYEN PRATIQUE ET FIABLE POUR L'ETUDE DE COMPORTEMENT DE FISSURATION EN FATIGUE. LA FREQUENCE N'A PAS D'EFFET SIGNIFICATIF SUR LE SEUIL DE PROPAGATION. L'AUGMENTATION DE TEMPERATURE DUE A L'ABSORPTION D'ENERGIE ULTRASONIQUE N'EST PAS TRES IMPORTANTE POUR LES ESSAIS DE FISSURATION A FAIBLE VITESSE. COMME EN FATIGUE CONVENTIONNELLE, L'EFFET DU RAPPORT DE CHARGEMENT R ET DE LA FERMETURE DE FISSURE EXISTE EN FATIGUE VIBRATOIRE. LES MECANISMES DE FISSURATION SONT LES MEMES EN FATIGUE VIBRATOIRE QU'EN FATIGUE CONVENTIONNELLE LORSQUE LA COMPARAISON EST POSSIBLE. UN COEFFICIENT DE REDUCTION DE LA LIMITE DE FATIGUE EST TROUVE DE 3,5 FOIS DU AU FRETTING. EN FRETTING-FATIGUE A HAUTE FREQUENCE, LE MECANISME D'AMORCAGE ET PROPAGATION DES FISSURES A ETE ANALYSE, ET LE SITE D'AMORCAGE ET LA DIRECTIONS DE PROPAGATION ONT ETE DEFINIS. LA DUREE DE VIE DU FRETTING-FATIGUE ET DETERMINEE PAR LA PROPAGATION DE LA FISSURE PRINCIPALE. LA MECANIQUE DE LA RUPTURE A ETE UTILISEE POUR PREDIRE LA DUREE DE VIE ET LE SEUIL DE PROPAGATION DE LA FISSURE PRINCIPALE EST CORRESPONDANT A LA LIMITE D'ENDURANCE.
Author: Nicolas Marchal Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 269
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Les aubes de la turbine haute pression des turboréacteurs ou des turbines terrestres sont des composants importants soumis à des chargements thermomécaniques sévères. Ces aubes sont fréquemment réalisées en superalliage à base de nickel monocristallin. Les modèles de durée de vie actuels décrivent l'amorçage de microfissures, alors que plusieurs études ont montré la nécessité de tenir compte de leur propagation. L'objet de cette thèse était donc de la modéliser par l'approche locale de la rupture en fatigue et en fatigue-fluage. Nous avons d'abord identifié une loi de comportement cristallographique dans des conditions de sollicitation variées. Cette loi a été utilisée pour simuler l'activation des systèmes de glissement en pointe de fissure à haute température sous sollicitations cycliques. Des essais de fissuration à haute température ont alors été réalisés pour comprendre l'influence de plusieurs paramètres. On montre notamment que les effets de l'orientation cristallographique ou de l'environnement sont peu marqués. Deux modèles complémentaires de propagation de fissure sont proposés. Le premier permet d'estimer rapidement la vitesse de propagation en fonction des conditions de chargement. Il s'agit d'un post-traitement de calculs cycliques par éléments finis, utilisable à moyen terme en milieu industriel. Le deuxième modèle permet de simuler le chemin de fissuration, notamment la bifurcation de fissure. C'est un modèle d'endommagement continu. Ces outils ont été validés dans plusieurs conditions de chargement. Ils offrent des perspectives prometteuses d'amélioration des prédictions de durée de vie. L'extension des modèles au cas anisotherme, la modélisation non locale de l'endommagement et la diminution des temps de calcul sont des points sur lesquels des progrès sont possibles.
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L'objectif de ce travail est de simuler les vitesses de fissuration sous chargement cyclique avec ou sans temps de maintien à haute température dans un environnement inerte, pour un matériau " fragile au fluage ", un superalliage à base de nickel. Les essais de fissuration avaient été menés à 750ʿC sous vide pour mettre en relief les interactions des effets d'endommagement induits par le fluage et la fatigue. Pour représenter la partie cyclique du chargement, la simulation fait intervenir un champ d'endommagement cyclique au voisinage de la pointe de fissure et la fermeture de fissure. La simulation lors des temps de maintien utilise un champ d'endommagement qui dépend des déformations de fluage et qui prend en compte les influences de l'émoussement en pointe de fissure et du temps de remise en chargement. Les interactions fatigue fluage reposent sur l'association des deux endommagements de fatigue et de fluage et sur un paramètre d'endommagement global.
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L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE SUR DE LA PROPAGATION DES FISSURES PAR FATIGUE A HAUTE TEMPERATURE DANS L'ALLIAGE 718 EST D'UNE PART DE S'APPROCHER DES CONDITIONS REELLES D'UTILISATION ET D'AUTRE PART DE CONTRIBUER A LA COMPREHENSION DE L'EFFET D'UN TEMPS DE MAINTIEN PENDANT UN CYCLE DE FATIGUE. LE PREMIER ASPECT EST ABORDE PAR L'UTILISATION D'UNE PIECE INDUSTRIELLE REELLE (DISQUE DE TURBINE) DE LA PRODUCTION DE SNECMA MOTEURS. DES ESSAIS DE PROPAGATION EN FATIGUE-FLUAGE A 650\C SUR EPROUVETTES CT (FISSURES LONGUES 2D) AINSI QUE SUR EPROUVETTES KB 2.5 (PETITES FISSURES SEMI-CIRCULAIRES) MONTRENT UNE FORTE INTERACTION ENTRE L'ORIENTATION DU FRONT DE FISSURE ET LE FIBRAGE INDUIT PAR LES OPERATIONS DE MISE EN FORME. LORSQUE LE FRONT DE FISSURE EST PERPENDICULAIRE AU FIBRAGE, LE DELAMINAGE TRANSVERSE DES EPROUVETTES LE LONG D'ALIGNEMENTS DE PHASES ANNULE TOUT EFFET ACCELERATEUR DU TEMPS DE MAINTIEN. LORSQUE LE FRONT DE FISSURE SE PROPAGE ENTRE LES NAPPES DE PHASE , L'EFFET DE TEMPS DE MAINTIEN EST TRES MARQUE. SUR DEFAUT 3D, UNE FORTE ANISOTROPIE DE LA VITESSE DE PROPAGATION EST OBSERVEE, LIEE AUX EFFETS D'ENVIRONNEMENT CAR ABSENTE SOUS VIDE. POUR LE SECOND ASPECT, L'APPLICATION DE CHARGEMENTS MECANIQUES PLUS PROCHES DE LA REALITE QUE LE CYCLE DE FATIGUE-FLUAGE MONTRE QUE LA SENSIBILITE AU TEMPS DE MAINTIEN PEUT ETRE FORTEMENT REDUITE DES QU'ON DECHARGE MECANIQUEMENT L'EPROUVETTE AVANT L'APPLICATION DU PALIER (CYCLE AVEC PIC DE CONTRAINTE). DES 20% DE DECHARGE, L'EFFET D'UN TEMPS DE MAINTIEN DE 300S EST ANNULE. LA SIMULATION NUMERIQUE DE CE TYPE DE CHARGEMENT MONTRE QUE LES EFFETS D'ENVIRONNEMENT SONT ANNIHILES PAR UNE RELAXATION RAPIDE DES CONTRAINTES ET UNE FORTE DIMINUTION DE LA VITESSE DE DEFORMATION, EMPECHANT LE TRANSPORT DES ESPECES FRAGILISANTES DANS LE MATERIAU. DE PLUS, ON MONTRE QUE LA VARIATION DE LA TEMPERATURE PENDANT LE TEMPS DE MAINTIEN PEUT EGALEMENT MENER A UN FORT RALENTISSEMENT DE LA VITESSE DE PROPAGATION PAR RAPPORT A DES CONDITIONS ISOTHERMES.
Author: Tieying Wu
Author: Tieying Wu
Author: C. Amzallag
Author: PASCAL.. PRIGENT
Author: Claude Bathias
Author: JEAN PAUL.. POLVORA
Author: ZHENDE.. SUN
Author: Nicolas Marchal
Author: Alexandre Piard
Author: SYLVAIN.. PONNELLE
Author: Hoai Nam Le