Дисертації з теми "Durée de vie et fatigue"
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Thummen, Frédéric. "Propriétés mécaniques et durée de vie de bétons réfractaires." Lyon, INSA, 2004. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0027/these.pdf.
Анотація:
Les réfractaires sont à l'origine de coûts élevés et récurrents dans les centrales LFC (Lit fluidisé circulant). Les sources de dégradation sont multiples et principalement liées à des chocs thermiques et des problèmes de dilatations bloquées au cours des différentes phases de montée et descente en température. Le but de cette étude est d'une part, de mieux comprendre le comportement mécanique et l'endommagement de ces réfractaires, qui est encore mal connus, et d'autre part, de développer des techniques de prédiction de cet endommagement. Nous avons étudié par des techniques non destructives (émission acoustique, ultrasons) l'endommagement de deux bétons réfractaires lors d'essais de flexion 4 points, de compression et de traction ainsi que leur comportement en fatigue. Afin de pouvoir prédire la durée de vie de ces matériaux en fatigue, un modèle phénoménologique simple, sous forme d'une loi puissance a été défini pour déterminer les temps à rupture en traction cyclique en fonction de l'amplitude des cycles et de la contrainte maximale appliquée. L'émission acoustique est apparue comme un indicateur fiable de l'endommagement. De plus, le traitement des données d'émission acoustique par un classificateur (k-moyennes) nous a permis de séparer le signal utile du bruit de fond. Cette analyse s'est révélée efficace en laboratoire et en environnement industriel simulé. Enfin, la modélisation de la durée de vie en fatigue nous a permis de proposer différents mécanismes d'endommagement au cours de l'essai de fatigueRefractories are responsible for high and recurrent costs in CFB (Circulating Fluidised Bed) power plants. The major origins of the degradations of these materials are caused by thermal shocks and constrained dilatation during the different temperature cycles. The purpose of this study is first to better describe the mechanical behaviour and the damage of these refractories – which is still mostly unknown – and then to develop some damage prediction techniques. We have studied through non destructive techniques (acoustic emission, ultrasounds) the damage of two refractory concretes during 4-point bending tests, compression tests and tensile tests as well as their behaviour in fatigue. In order to be able to predict the service life of these materials in fatigue, we used a simple power law phenomenological model. This allowed to predict the time to failure as function of cycle amplitude and maximum stress. Acoustic emission appears to be a reliable indicator of the damage. Moreover, the acoustic emission data processing by a classificator (k-mean) enables us to separate the useful signal from the background noise. This analysis appeared effective in laboratory and simulated industrial environment. Lastly, the modeling of the lifetime in fatigue enabled us to propose various damage mechanisms during the fatigue test
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Poessel, Peggy. "Durée de vie en fatigue de contact d'engrenages traités thermochimiquement : essais et modélisations." Paris, ENSAM, 2000. http://www.theses.fr/2000ENAM0022.
Анотація:
Les concepteurs d'hélicoptères souhaitent améliorer les performances et la fiabilité des engrenages tout en réduisant les coûts de fabrication et de maintenance. Des outils de modélisation performants et des essais de caractérisation simplifiés sont des moyens d'atteindre ces objectifs. La fatigue de contact constitue un danger majeur. Elle est influencée par plusieurs paramètres dont le rôle est évalué au travers des différents essais. Une attention particulière est portée aux propriétés matériaux (nuance, traitement thermochimique, état de surface), aux condition opératoires (lubrification, chargement cinématique) ou aux géométries. Le banc d'engrenages FZG reproduit des conditions similaires à celles observées en service. Cependant, ces essais sont longs et coûteux. Notre objectif était de développer des outils plus simples de prévision de durée de vie en fatigue. Nous avons réalisé des essais bidisque (en roulement pur ou en roulement-glissement) et des essais bille-plan. Les modèle dévelpppés consistent en une simulation éléments finis des essais, établissant les trajets de chargement. Couplés avec un critère de fatigue multiaxiale, ces modèes fournissent une estimation de la durée de vie tenant compte des paramètres expérimentaux pertinents. La comparaison entre les calculs prédictifs et les résultats expérimentaux est effectuée sur différentes configurations matériaux (nuance, traitement, état de surface) et pllusieurs types de contact (ponctuel pour les essais bille-plan, surfacique pour les essais bidisque et linéique pour les essais sur banc). La cohérence obtenue en terme de durée de vie et de localisation du dommage indique la bonne prise en compte des paramètres influents. Cette méthode peut s'avérer très utile au moment de choisir les paramètres optimaux de fabrication (géométrie, nature et paramètres du traitement thermochimique, mode de finition de la surface) en fonction des conditions de service envisagées (chargement, lubrification. . . ).
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Ayoub, Georges. "Comportement en grandes déformations et fatigue des polymères : modélisation constitutive et prédiction de la durée de vie en fatigue." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10076/document.
Анотація:
Deux types de polymères représentatifs sont étudiés dans cette thèse : un thermoplastique semi-cristallin (le polyéthylène) et un élastomère (le styrène-butadiène SBR).Pour décrire le comportement mécanique en grandes déformations du polyéthylène, un modèle hyperélastique-viscoplastique à base physique, intégrant de manière explicite l’influence de la cristallinité, a été développé. Ce modèle permet de reproduire aussi bien le comportement mécanique des thermoplastiques (viscoplastique-hyperélastique) que celui plus spécifique des élastomères (visco-hyperélastique). La modélisation du comportement sous chargement cyclique du polyéthylène est ensuite réalisée en incorporant au développement précèdent une composante viscoélastique non linéaire. Afin de décrire le processus d’endommagement sous chargement cyclique multiaxial du SBR, deux approches complémentaires ont été suivies. La première, basée sur une théorie d’altération du réseau macromoléculaire, permet de décrire l’adoucissement cyclique jusqu’à rupture. La confrontation du modèle proposé à des résultats expérimentaux obtenus en chargement uniaxial a mis en évidence la pertinence d’une telle approche. La seconde, basée sur la mécanique de l’endommagement continu, a pour vocation de prédire la durée de vie des élastomères en fatigue multiaxiale sous chargements complexes. Dans cette approche, on dérive la variable d’endommagement à partir de l’énergie de fissuration. Après identification des paramètres d’endommagement sur des essais uniaxiaux, les capacités prédictives du modèle proposé sont mis en évidence sur de essais multiaxiaux, combinant traction et torsionTwo representative polymers are studied in this thesis: a semi-crystalline thermoplastic (polyethylene) and an elastomer (styrene-butadiene rubber SBR).A physically-based hyperelastic-viscoplastic model integrating the crystallinity effects is proposed to describe the mechanical behavior under large deformation of polyethylene. The capabilities of the proposed model to reproduce the mechanical behavior of typical thermoplastic (viscoplastic-hyperelastic) to the mechanical behavior more typical of elastomers (visco-hyperelastic) are demonstrated. The proposed model is modified by incorporating a non-linear viscous component to capture the mechanical behavior of polyethylene under cyclic loading. To describe the damage process under multiaxial cyclic loading of SBR, two complementary approaches have been used. The first one, based on the network alteration theory, allows describing the stress-softening until failure. The comparison between the proposed model and experimental results obtained under uniaxial cyclic loading highlighted the relevance of such approach. The second one, based on the continuum damage mechanics theory, aims to predict the multiaxial fatigue life under complex loadings of rubber-like materials. In this approach, the damage variable is derived from the cracking energy density. After identifying the damage parameters using uniaxial fatigue data, the predictive capabilities of the proposed model are highlighted under multiaxial loadings, combining tension and torsion tests
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Launay, Antoine. "Thermoplastiques renforcés en fibres de verre courtes : comportement cyclique, fatigue et durée de vie." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00653601.
Анотація:
Les thermoplastiques renforcés en fibres de verre courtes (TPRFV) sont de plus en plus couramment employés dans l'industrie automobile, en raison de leurs propriétés mécaniques spécifiques intéressantes, de leur mise en forme aisée grâce au moulage par injection et de leur coût modéré. Cette thèse vise à développer une démarche de dimensionnement à la fatigue des composants automobiles en TPRFV, à partir d'un polyamide 66 chargé à 35 % en masse. La première étape est la proposition d'une loi de comportement cyclique, qui modélise les composantes non linéaires de la déformation (viscoélasticité, viscoplasticité, adoucissement) dans différents environnements hygrothermiques. Le modèle anisotrope s'appuie sur la distribution d'orientation des fibres, induite par le procédé d'injection, puis est validé sur structures. La connaissance des chargements mécaniques locaux et des mécanismes non linéaires permet de proposer un critère de fatigue fondé sur la densité d'énergie dissipée par cycle.
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Bennani, Amine. "Elaboration, comportement et durée de vie en fatigue du caoutchouc naturel renforcé de silice." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00136825.
Анотація:
Les élastomères sont renforcés grâce à l'incorporation de charges telles que les noirs de carbone ou encore la silice.Ce qui leur confère de meilleures propriétés (résistance à la rupture, abrasion, rigidité...). Actuellement, les charges
renforçantes les plus souvent utilisées sont les noirs de carbone. La substitution de cette charge classique par la silice constitue un challenge dans l'industrie pneumatique. En effet, il est admis que la silice diminue la résistance au roulement des pneus, de matrice synthétique, tout en conservant une bonne adhérence. La particularité de cette étude est d'analyser l'influence du renfort par la silice sur le comportement mécanique en endurance du caoutchouc naturel. Son principal objectif est de comprendre l'influence de la morphologie de la silice (surface développée en interaction avec le caoutchouc, dispersibilité, activité chimique) sur le comportement
mécanique et plus spécialement sur la durée de vie en fatigue du caoutchouc naturel ainsi chargé. L'élaboration de deux matériaux permettant d'établir l'influence de la morphologie de la silice constitue une première étape déterminante du travail. Elle se base sur l'incorporation de deux nuances de silice précipitée dans une matrice de caoutchouc naturel pouvant présenter des propriétés rhéologiques similaires. Les essais de caractérisation mécanique (monotones et cycliques) selon différents types de sollicitation (traction, compression, relaxation, traction cyclique, torsion) ainsi que des essais de traction in situ au MEB permettent d'identifier les mécanismes de déformation, de renfort et d'endommagement présents. L'interprétation des résultats de cette campagne expérimentale est basée sur une caractérisation microstructurale approfondie de l'état de dispersion de la silice ainsi que celui de la cristallisation de la matrice en caoutchouc naturel.. Les résultats des essais de fatigue ainsi que les observations microscopiques des mécanismes de propagation des fissures en fatigue permettent d'établir un critère de durée de vie prenant en compte les modes de sollicitation (traction, compression, et torsion). Celui-ci est capable de prévoir la durée de vie ainsi que le lieu d'amorçage des fissures. Il s'avère que, selon le mode de sollicitation appliqué, les propriétés de dispersion de la silice sont plus ou moins importantes dans le renforcement et l'endurance du caoutchouc naturel chargé de silice.
Ce travail fait donc appel à la physico-chimie, à la mécanique et aux observations microstructurales, en allant de l'élaboration des matériaux jusqu'à la modélisation mécanique du comportement et de la durée de vie.
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Bennani, Amine. "Elaboration, Comportement et Durée de vie en Fatigue du Caoutchouc Naturel chargé de Silice." Paris, ENMP, 2006. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00136825.
Анотація:
Les élastomères sont renforcés grâce à l'incorporation de charges telles que les noirs de carbone ou encore la silice. Ce qui leur confère de meilleures propriétés (résistance à la rupture, abrasion, rigidité…). Actuellement, les charges renforçantes les plus souvent utilisées sont les noirs de carbone. La substitution de cette charge classique par la silice constitue un challenge dans l'industrie pneumatique. En effet, il est admis que la silice diminue la résistance au roulement des pneus, de matrice synthétique, tout en conservant une bonne adhérence. La particularité de cette étude est d’analyser l’influence du renfort par la silice sur le comportement mécanique en endurance du caoutchouc naturel. Son principal objectif est de comprendre l’influence de la morphologie de la silice (surface développée en interaction avec le caoutchouc, dispersibilité, activité chimique) sur le comportement mécanique et plus spécialement sur la durée de vie en fatigue du caoutchouc naturel ainsi chargé. L’élaboration de deux matériaux permettant d’établir l’influence de la morphologie de la silice constitue une première étape déterminante du travail. Elle se base sur l’incorporation de deux nuances de silice précipitée dans une matrice de caoutchouc naturel pouvant présenter des propriétés rhéologiques similaires. Les essais de caractérisation mécanique (monotones et cycliques) selon différents types de sollicitation (traction, compression, relaxation, traction cyclique, torsion) ainsi que des essais de traction in situ au MEB permettent d’identifier les mécanismes de déformation, de renfort et d’endommagement présents. L’interprétation des résultats de cette campagne expérimentale est basée sur une caractérisation microstructurale approfondie de l’état de dispersion de la silice ainsi que celui de la cristallisation de la matrice en caoutchouc naturel. Les résultats des essais de fatigue ainsi que les observations microscopiques des mécanismes de propagation des fissures en fatigue permettent d’établir un critère de durée de vie prenant en compte les modes de sollicitation (traction, compression, et torsion). Celui-ci est capable de prévoir la durée de vie ainsi que le lieu d’amorçage des fissures. Il s’avère que, selon le mode de sollicitation appliqué, les propriétés de dispersion de la silice sont plus ou moins importantes dans le renforcement et l’endurance du caoutchouc naturel chargé de silice. Ce travail fait donc appel à la physico-chimie, à la mécanique et aux observations microstructurales, en allant de l’élaboration des matériaux jusqu’à la modélisation mécanique du comportement et de la durée de vieNatural rubber has long been reinforced by stiff fillers such as carbon black in order to improve mechanical properties (breaking strength, abrasion, rigidity…). The introduction of silica particles to the library of potential fillers offers new possibilities to further tailor the properties of Natural rubber via blending. Introduce silica instead of carbon black is a challenge in pneumatic industry. Synthetic-based elastomers filled with silica particles decrease in rolling friction of the tires while also retaining a good adherence. The goal of this study is to explore the influence of silica particles one the mechanical behavior, stiffness, strength, hysterisis, fatigue lifetime, of natural rubber. The main purpose is to understand the influence of the morphology of silica (Interaction surfaces between filler with rubber, dispersion with random distribution, chemical activity) on the mechanical behavior and on the fatigue lifetime. Also, Two blends with two different morphology of silica were produced. The both blends were made to obtain similar rheology properties. Experiments investigations were performed to identify the mechanical behavior such as (tension, compression, torsion ,cyclic loading, relaxation tests) and mechanisms of deformation and damage were estimated from uniaxial elongation in combination with in situ SEM micrographs tests. The micro-structure of the blends were studied through SEM observations and uniaxial elongation in combination with in situ X-ray. Theses studies indicate respectively a good dispersion of the filler and a crystallization of soft-segment induced by elongation. Fatigue experimental results with fractographic observations allow to built a new model of lifetime prediction. This model is able to predict the location and orientation of cracks as well as the fatigue lifetime. The life time experiments and numerical tests study shows how the two different silica particles reinforced natural rubber , when subjected to various mechanical loading conditions (uniaxial, hydrostatic, monotonic, cyclic)
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Libot, Jean-Baptiste. "Méthodologie d'évaluation de la durée de vie des assemblages électroniques sans plomb en environnements thermique et vibratoire." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/18560/1/Libot_1.pdf.
Анотація:
Depuis l’entrée en vigueur de la directive RoHS (Restriction of Hazardous Substances Directive) interdisant l’utilisation du plomb, les industriels des secteurs aéronautique et militaire se doivent de comprendre le comportement en fatigue des nouveaux alliages sans plomb afin de pouvoir estimer leur durabilité en conditions réelles d’utilisation. En se basant sur les résultats d’essais accélérés et les modélisations éléments-finis associées, les modèles de fatigue mécanique et thermomécanique correspondant aux brasures SAC305 sont développés. Le 1er chapitre traite de la caractérisation mécanique et optique de cet alliage sans plomb. Après une étude bibliographique poussée, les propriétés élastiques et viscoplastiques de l’alliage SAC305 sont établies à partir d’essais d’écrouissage, de traction et de nanoindentation. La courbe d’hystérésis contrainte - déformation en cisaillement est en outre tracée via l’utilisation de jauges de déformation. Des analyses EBSD sont finalement réalisées afin d’identifier les caractéristiques microstructurales des joints de brasure SAC305 après refusion. Le chapitre 2 a pour objectif d’évaluer la durabilité des interconnexions SAC305 soumises à des chargements en vibrations et en chocs. L’hypothèse élastique est retenue et les paramètres matériaux du modèle de Basquin sont déterminés. À partir de l’algorithme de comptage rainflow et de la loi de Miner, une méthode d’évaluation de la durabilité en vibration aléatoire est donnée. La tenue mécanique en chocs des brasures SAC305 est enfin discutée et comparée à l’alliage SnPb63Ag2. Le dernier chapitre porte sur l’étude de la fatigue thermomécanique des joints brasés SAC305. En utilisant le modèle viscoplastique unifié d’Anand, la loi de fatigue énergétique correspondant est développée. Le phénomène de recristallisation caractéristique de l’endommagement thermomécanique des brasures SAC305 est finalement investigué à partir d’analyses EBSD.
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Velay, Vincent. "Modélisation du comportement cyclique et de la durée de vie d'aciers à outils martensitiques." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001209.
Анотація:
Ce travail constitue une contribution visant à décrire le comportement et prédire la durée de vie en fatigue d'aciers à outils pour travail à chaud. Pour y parvenir, la méthodologie suivie, s'articule autour de deux parties complémentaires qui sont l'étude de modèles de comportement et de durée de vie adaptés aux aciers martensitiques revenus. Le comportement cyclique des aciers X38CrMoV5 (47HCR) et 55NiCrMoV7 (42 HCR) a été étudié dans différentes conditions de sollicitations et de température. L'influence de la vitesse et de l'amplitude de déformation, des temps de maintien dans les cycles ainsi que les effets de rochet ou d'accommodation plastique pour des essais pilotés en contrainte ont été inclus dans la modélisation. Deux modèles (ONERA, 2M1C) s'inscrivant dans le cadre des processus irréversibles de la thermodynamique ont été considérés. Ils ont été présentés et identifiés avec succès par niveau de complexité croissant selon les types de sollicitations pris en compte. Comparé au modèle ONERA, le modèle 2M1V permet les meilleures descriptions des essais en déformation et des essais à contrainte imposée. En outre,deux mécanismes différents issus du modèle ont été rattachés aux évolutions de microstructure (dislocations, carbures) identifiées en fatigue oligocyclique. Deux étapes de validation ont ensuite été menées fournissant des résultats encourageants: la première, dans une configuration isotherme à l'aide d'essais à déplacement imposé réalisés sur des éprouvettes à concentration de contraintes, la deuxième anisotherme à partir d'essais de fatigue thermique menés conjointement avec l'université de KARLSTAD (Suède). L'étude de la durée de vie de l'acier X38CrMoV5 a été abordée dans une deuxième partie. Afin de couvrir une large gamme de sollicitations comparable à celle induite dans les procédés de mise en forme à chaud, des essais LCF ont été effectués pour compléter la base expérimentale existante. Les mécanismes d'amorçage et de propagation en fatigue relaxation à 560°C ont de plus été étudiés. Enfin, un modèle d'endommagement continu anisotherme de type ONERA a été identifié. L'analyse des résultats expérimentaux utilisés lors de l'identification n'a pas fait apparaître de mécanisme dépendant du temps, aussi seule la composante d'endommagement de fatigue a été activée dans la modélisation. La dernière phase de cette étude concerne la validation du modèle de durée de vie. Les prédictions fournies par le modèle ont été comparées avec le nombre de cycles à rupture issu d'essais LCF et TMF d'un précédent travail.
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Forio, Philippe. "Comportement thermomécanique et durée de vie d'un composite SiC/SiC à matrice séquencée et autocicatrisante." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR12171.
Анотація:
Le comportement thermomécanique d'une nouvelle génération de composites SiC/SiC à matrice séquencée et autocicatrisante a été déterminé. Le mécanisme de fluage à 1100°C a été décrit comme un phénomène de fissuration sous critique de la matrice intratoron et le fluage des fibres. L'effet de la déviation des fissures, de la cicatrisation, et des micromécanismes de fissuration sous critique de la matrice intratoron sur la durée de vie à 600°C et 1100°C ont été mis en évidence lors des essais de fatigue. L'étude de la fatigue de fils de fibres Nicalon NLM 207 et de minicomposites à matrice séquencée ont permis d'attribuer la durée de vie des composites SiC/SiC à un phénomène de fissuration lente des fibres, et associé à une dégradation plus ou moins rapide de l'interphase.
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Jacq, Christophe. "Limite d'endurance et durée de vie en fatigue de roulement du 32CrMoV13 nitruré en présence d'indentations." Lyon, INSA, 2001. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0085/these.pdf.
Анотація:
Ce travail est consacré à l'étude des mécanismes d'endommagement du 32CrMoV13 nitruré sollicité en fatigue de roulement en présence d'indentations. Dans un premier temps, nous avons développé un code de contact élastoplastique semi-analytique permettant la prise en compte d'un chargement roulant. Ce code, nécessaire à la simulation du rodage des indents, a été validé en comparant ses résultats avec des simulations réalisées avec le logiciel d'éléments finis ABAQUS et avec des résultats expérimentaux. Dans une seconde étape, nous avons mis au point une méthode de mesure locale de micro-limite d'élasticité par nano-indentation en tenant compte de la présence éventuelle de contraintes résiduelles. Nous l'avons alors appliquée à la mesure du profil de micro-limite d'élasticité du 32CrMoV13 nitruré. Nous avons également mis en lumière l'influence de la géométrie des pièces nitrurées sur les contraintes résiduelles de nitruration. Dans une troisième étape, nous avons étudié le comportement expérimental du 32CrMoV13 nitruré sollicité en fatigue de roulement en présence d'indentation. Nous avons alors pu mettre en évidence le rôle prépondérant du glissement et nous avons identifié deux zones d'initiation de l'endommagement. Enfin, nous avons analysé le processus d'indentation et le passage du corps roulant sur l'indent. Nous avons alors pu déterminer quels indents dépassent la limite d'endurance et sont susceptibles de s'endommager, classer les indents selon leur dangerosité relative et comparer les qualités relatives du 32CrMoV13 nitruré et du M50 quant à la tenue à la fatigue de roulement en présence d'indentationThe purpose of this work was to study the damage mechanisms of nitrided 32CrMoV13 steel when submitted to rolling fatigue in the presence of indentations. A semi analytical elastoplastic contact code that can take into account vertical and rolling loading is first presented. This code, that is necessary to simulate the running in of dents, was validated by comparing its results both with the simulations carried out with the finite elements software ABAQUS and with experimental results. Second, a local micro-yield stress measurement procedure based on the nano-indentation test was developed. This method, which considers the presence of residual stresses, was applied to the measurement of the micro-yield stress profile of the nitrided 32CrMoV13 steel. The influence of the geometry of nitrided parts on residual stresses due to nitriding was also shown. Third, the experimental behaviour of nitrided 32CrMoV13 steel submitted to rolling contact fatigue in the presence of indentations was studied. The dominating role of sliding has been highlighted and two areas where damage initiates were identified. Lastly, the indentation process and the rolling of a body over a dent have been analysed. Indents that exceed the limit of endurance and are likely to damage were identified and classified according to their relative severity. The behaviour of nitrited 32CrMoV13 steel and M50 submitted to rolling contact fatigue in the presence of indentations was finally compared
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Savelli, Stéphane. "Identification des mécanismes et approche quantitative de la fatigue d'alliages modèles d'aluminium de moulage." Lyon, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAL0034.
Анотація:
Les mécanismes de fatigue et la modélisation de la durée de vie de l'alliage d'aluminium de moulage AS7G03 T6 sont étudiés en tenant compte des défauts de moulage que constituent les pores. Une méthodologie spécifique, basée sur des moyens expérimentaux complémentaires (dont la tomographie X à haute résolution et les mesures d'orientation cristallographique locale par électrons rétrodiffusés) a été développée. Sur le plan de la microstructure, l'accent a été porté sur la caractérisation des grains et des pores. Notamment, les queues de distribution de taille de pores ont été déterminées par tomographie X. Un schéma chronologique des mécanismes de fatigue a été établi ; il met en évidence le rôle négligeable de l'amorçage et le rôle souvent prépondérant des blocages de fissures aux joints de grains sur la durée de vie aux faibles contraintes. Un modèle de durée de vie à forte contrainte - basé sur la génération aléatoire de pores -, et un modèle de déblocage de fissure sont développés. Une tentative de modèle global, regroupant ces deux derniers modèles, est proposéeThe fatigue mechanisms and the modeling of fatigue life of a AS7G03 T6 cast aluminum alloy containing pores have been investigated. A specific methodology based on complementary experimental techniques (including high resolution X-ray tomography and local crystallographic measurements with back scattered electrons) has been developed. From the micro structural point of view, particular attention has been paid to the characterization of pores and grains. A chronological and comprehensive scheme of the fatigue mechanisms has been established. It shows that at low stresses the crack initiation duration can be neglected with respect to the total fatigue life, while the blocking times of cracks on grain boundaries do represent a substantial fraction of the number of cycles to rupture. At high stresses the fatigue life has been modeled on the basis of a random generation of pores in the material. At low stresses, a different model accounting for the release of a blocked crack has been developed. Finally, a global fatigue life model, taking these two
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Robisson, Agathe. "Comportement visco-hyperélastique endommageable d'élastomeres (sbr et pu) : prévision de la durée de vie en fatigue." ENSMP, 2000. http://www.theses.fr/2000ENMP0888.
Анотація:
Ce travail vise à mettre au point un outil de prévision de la durée de vie de semelles de chaussure sollicitées en fatigue-flexion. La première partie du travail consiste à caractériser le comportement mécanique de deux élastomères, un caoutchouc sbr chargé de silice et un polyuréthanne cellulaire, afin d'établir une loi de comportement. Des essais uniaxiaux et multiaxiaux, nous amènent à mettre au point une loi de comportement prenant en compte l'élasticité non linéaire aux grandes transformations (ou hyperélasticité), la viscoélasticité et l'endommagement. Deux approches viscoélastiques sont étudiées : l'approche fonctionnelle et l'approche par variables internes. Les lois de comportement sont alors identifiées à partir des essais simples (traction et compression), et validées grâce aux essais multiaxiaux (essais sur éprouvettes axisymétriques entaillées, utilisées pour les essais de fatigue). Par ailleurs, le rôle des charges de silice sur le comportement et sur l'endommagement du caoutchouc est étudié à travers des essais complémentaires, et en particulier par des essais de traction in situ-meb. Le dernier volet de l'étude concerne la résistance à l'amorçage d'une fissure en fatigue du caoutchouc chargé. Une campagne d'essais de traction-compression et torsion sur éprouvettes axisymétriques entaillées est menée. La synthèse des résultats fait apparaître deux paramètres critiques d'endommagement en fatigue : la déformation principale maximale et l'amplitude des déformations. L'observation des faciès de rupture met en évidence les zones d'amorçage sur les éprouvettes axisymeétriques. Ces zones correspondent soit à des zones de ségrégation en silice, soit à un défaut de surface. En final, l'état de contraintes et de déformation. . .
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Zalt, Abdulkader. "Endommagement par fatigue et prédiction de la durée de vie des structures soudées de type caisson." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0223/document.
Анотація:
Le chapitre 9 de L'Eurocode 3 est le moyen le plus utilisé par les ingénieurs pour prédire la durée de vie des joints soudés, mais ce code ne donne qu'une seule courbe de résistance en fatigue pour chaque type de joint soudé, quel que soit l'acier utilisé. La résistance à la fatigue des assemblages soudés est particulièrement sensible à la géométrie du cordon déposé, ainsi qu'aux champs de contraintes introduits, soit par le procédé de soudage, soit par les défauts microscopiques inclus dans le soudage. Nous avons donc besoin d'une méthode locale telle la méthode volumétrique, qui a donné de bons résultats en fatigue, pour déterminer la contrainte effective dans la zone plastifiée à côté du cordon de soudure. Une étude numérique est réalisée sur un caisson soudé. La distribution et le gradient de contrainte permettent de calculer la contrainte effective. Les résultats numériques, comparés aux résultats expérimentaux, ont validé la méthode volumétrique sur ce type de structures soudéesThe Chapter 9 of Eurocode 3 is one of the most widely adapted codes for fatigue life prediction of welded joints, the drawback of this code being the single curve fatigue strength for each type of welded joint produced regardless of the type of steel used. The fatigue strength of welded joints is particularly sensitive to the geometry of the weld bead and the stress fields which could potentially be introduced by the welding process or by other microscopic defects introduced by the welding. In this study the volumetric method, which has proven its validity in the study of fatigue, has been used to determine the effective stress in the plastic zone near the weld bead. Numerical simulations have been performed on a welded box to determine the stress distribution and gradient which would allow proper calculation of the effective stress. Both numerical simulations and experimental results support the validity of the volumetric method for such type of welded structures
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Azianou, Ayao Elewovem. "Modélisation numérique de la durée de vie de roulements à bille à gorges profondes montés dans des alternateurs automobiles." Thesis, Reims, 2015. http://www.theses.fr/2015REIMS007/document.
Анотація:
Les conditions de fonctionnement rencontrées dans la problématique de nouvelles générations d'alternateurs automobiles avec des chargements variables et un environnement mécanique complexe déformable ont un effet non négligeable sur le comportement mécanique du roulement et par conséquent sur sa durée de vie. Il est proposé dans ce travail une approche permettant de prendre en compte ces paramètres dans l'estimation de la durée de vie des roulements. La répartition des efforts obtenue des considérations statiques sont utilisés dans un modèle dynamique simplifié permettant de déterminer de l'état de contrainte au cours du temps dû au passage de billes sur la piste de roulement. L'approche multi-échelle de Dang Van couplée à une loi de cumul d'endommagement a permis de déterminer le nombre de cycles avant l'apparition des premiers signes de fatigue. La dernière phase du travail concerne l'aspect expérimental qui a montré que le phénomène de fatigue n'est pas la seule cause de dégradation des roulements montés dans les alternateurs automobilesThe operating conditions encountered in the new generations of automotive alternators with variable loads and a deformable complex mechanical environment have a significant effect on the mechanical behavior of the bearing and hence its fatigue lifetime. An approach that takes into account these parameters in the ball bearing fatigue lifetime has been proposed in this work. The load distribution obtained from static considerations are used in a simplified dynamic model in order to determine the time-dependent stress state due to ball rolling on the raceway. The Dang Van multiscale approach coupled with a damage law was applied to determine the number of cycles before the apparition of the first signs of fatigue. The last phase of work involves the experimental aspect that shows that the fatigue phenomenon is not the only cause of degradation of bearings mounted in automotive alternators
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Chamat, Abderrahim. "Prévision de la durée de vie en fatigue des roues ferroviaires sous ollicitations multiaxiale proportionnelle et non-proportionnelle." Metz, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2005/Chamat.Abderrahim.SMZ0509.pdf.
Анотація:
L'expérience industrielle montre que la rupture des pièces de machines ou de structures en fonctionnement normal est souvent due à la fatigue. Le but de ce travail est de proposer un critère prévisionnel de la durée de vie de la roue ferroviaire en fatigue illimitée. Pour cela, un signal a été relevé à partir d'essais effectués sur une roue ferroviaire. Ce signal a été appliqué à des éprouvettes prélevées sur la roue. La machine de type INSTRON dont on dispose n'est pas prédisposée pour la réalisation de ce type de chargement. C'est pourquoi, toute une programmation par le biais de logiciel labview a été nécessaire afin d'introduire ce signal point par point. Les résultats expérimentaux sont comparés aux prévisions des divers critères. L'application, des derniers critères, a donné des prévisions non concordantes et différentes des résultats expérimentaux. Dans cette perspective, un modèle semi local basé sur l'application de l'approche volumétrique a été proposé. Pour représenter les essais sur la courbe de résistance de fatigue, deux méthodes ont été proposées. La première consiste à introduire un facteur multiplicateur de charge en fonction du nombre cycles à rupture. La deuxième consiste à représenter la contrainte de von Mises maximale en fonction du nombre de cycles à rupture. De nombreuses études ont conclu l'influence du signal en domaine d'endurance. Nos résultats expérimentaux ont confirmé ces propos. L'effet du chargement sur la durée de vie ne devient négligeable qu'à partir d'une durée de vie 1019 cycles, c'est-à-dire pour des faibles valeursThe experience shows that the fracture of the components or structures in normal working conditions is often due to fatigue. The aim of this works is to propose a criterion which predicts the life duration in endurance fatigue. For this purpose, a signal has been raised during the tests. In order to apply this signal the specimens are extracted from the wheel. Annexe Fatigue Multiaxiale en endurance illimitée 145. Our Instron machine is not predisposed for the realization of this type of loading ; therefore a Labview program has been set which enables to introduce all points of the cycle. The experimental results are compared to the prediction of the various criteria. The application of the various criteria predicted results different from the experimental data. In this perspective, a semi local approach based on the application of the volumetric method has been proposed. Two methods have been proposed to depict the test results in fatigue strength diagram. The first consists in depicting a load factor as a function of the number of cycles to fracture. While the second consists in representing the maximal von Mises stress versus the number of cycles to fracture diagram. Numerous studies showed the influence of the signal in the endurance domain. Experimental results of the present study confirmed these findings. It is noted, the effect of the loading on the life duration becomes negligible from a life duration of 10-7cycles i. E. Low values
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Vu, Quoc Huy. "Fatigue polycyclique multiaxiale de l'acier C35 : caractérisation et modélisation des mécanismes d'endommagement." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00445429.
Анотація:
Cette étude est dédiée à établir un outil de prédiction de durée de vie pour un métal polycristallin soumis à des chargements multiaxiaux complexes en fatigue à grand nombre de cycles. Afin d'appréhender les mécanismes de plasticité et d'endommagement à modéliser, une campagne d'expériences menées sur un acier type C35 est effectuée dans la première partie de l'étude. Les options de modélisation sont choisies en lien avec cette caractérisation précise des mécanismes. La modélisation s'intéresse à la prévision à la fois du domaine de l'endurance infinie et celui de la durée de vie limitée (105 – 107 cycles). Pour répondre au premier objectif, un critère de fatigue multiaxiale basé sur des invariants des contraintes est proposé. Malgré une formulation simple, les confrontations du critère avec une large base de données sont satisfaisantes. En ce qui concerne le deuxième objectif, afin de dépasser une description purement phénoménologique, un modèle d'endommagement à deux échelles (macro – méso) intègre le critère proposé et est construit dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles permettant de traduire le plus fidèlement possible les mécanismes de dégradation à l'échelle mésoscopique ainsi que capter l'effet de déphasage et le cumul non linéaire du dommage. Au-delà des chargements à amplitude constante, le caractère incrémental du modèle ouvre la perspective du traitement des chargements à amplitude variable.
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Mauduit, Clément. "Evolution des couches grenaillées sous sollicitations mécaniques de l'acier TRIP780 - Etude de la relaxation des contraintes et de la durée de vie en fatigue." Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0027/document.
Анотація:
Le procédé de grenaillage permet d’améliorer la durée de vie en fatigue des pièces mécaniques dans l’industrie. La mise en compression de la surface par les billes introduit un gradient de déformations inélastiques hétérogènes qui engendre un champ de contraintes résiduelles. Ce sont principalement ces contraintes résiduelles de compression qui sont à l’origine du gain de durée de vie. Les contraintes résiduelles générées évoluent lors des sollicitations thermomécaniques des composant mécaniques après grenaillage. La relaxation et la fatigue ont été étudiées à l’échelle des phases sur l’acier de type TRIP780, acier multiphasé (ferrite, bainite, austénite) possédant une phase austénitique résiduelle susceptible de se transformer en martensite sous un chargement thermomécanique. Pour cet acier, le gain de durée de vie dû au grenaillage est dépendant de la stabilité des contraintes résiduelles de compression dans les différentes phases au cours des chargements mécaniques généralement cyclique. Des essais de flexion cycliques ont été réalisés sur des éprouvettes planes afin de déterminer les durées de vie en fonction des conditions de grenaillage. Avec l’aide d’essais cycliques interrompus, l’évolution des profils de contraintes, de dosage de phase et des largeurs intégrales ont été caractérisée par diffraction des rayons X dans les phases ferritiques et austénitique montrant ainsi la relaxation des contraintes résiduelles en fonction du chargement mécanique appliqué (niveau des contraintes et nombre de cycles). A partir de ces différents résultats, des simulations utilisant la méthode des éléments finis ont été développées pour prédire la relaxation. Après génération numérique des champs de contraintes dans l’éprouvette (méthode thermique fictive), des modèles de comportement élastoplastiques globaux et par phases ont été proposés dans le cas de faibles nombres de cycle. Dans une dernière partie, un post-traitement global par critère de fatigue multiaxial de type Crossland intégrant les résultats sur la relaxation a été proposé. Les résultats ont alors été comparés aux courbes expérimentales de fatigueShot peening process aim at enhancing life duration of mechanical parts in industry. Balls introduce a compressive state on the surface of the part by strain hardening the subsurface which must be accommodated by elastic strain. Compressive residual stresses are mainly the origin of the enhancing life duration. These residual stresses evolve during thermomechanical solicitations after shot-peening. Relaxation and life duration are studied at the phase scale in the TRIP780 steel – a multiphased steel (bainite, ferrite and austenite) owning a metastable austenitic phase which can transform in martensite under thermomechanical solicitations. In this steel, life duration gain depends on the compressive residual stresses stability in the different phases during cyclic loads. Bending test were carried out on thick samples to determine life duration in function of shot-peening conditions. With interrupted cyclic test, the evolution of the residual stress profile, phase partition and integral width were characterized by X-ray diffraction in ferritic and austenite phases showing the relaxation of residual stresses following the mechanical loads (loading level and number of cycle). With these experimental results, finite element simulations were carried out to forecast the relaxation. After residual stress numerical generation (fictive thermal method), global and by-phase comportment models were proposed in the case of the low number cycles. In the last part, a post-treatment by multiaxial fatigue criterion like Crossland one integrating relaxation results was proposed. The results were compared to the experimental fatigue curves
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Angrand, Lise. "Modèle d’endommagement incrémental en temps pour la prévision de la durée de vie des composites tissés 3D en fatigue cyclique et en fatigue aléatoire." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLN005/document.
Анотація:
Les travaux présentés dans ce document s’insère dans le cadre du Projet de Recherche Concerté PRC Composites, financé par la DGAC et impliquant le groupe Safran, l’Onera et un grand nombre de laboratoires du CNRS de le LMT Cachan. Un des objectifs principal du PRC est d’établir des modèles pour la simulation du comportement mécanique, de la durabilité et encore des procédés de fabrication des pièces composites CMC & CMO. Ces travaux de thèse se focalisent sur l’étude du comportement des composites tissés 3D aux sollicitations de fatigue mécanique. Ils font suite aux travaux menés à l’Onera sur un modèle d’endommagement en cycles pour la fatigue des composites CMO tissés 3D, nommé ODM-CMO. Nous proposons un modèle dit « temporel », nommé OD ̇M, qui détermine l’évolution de l’endommagement de façon continue, en fonction du temps. Ce modèle est alors capable d’une part de prendre en compte des chargements de fatigue cycliques, et d’autre part les chargements de fatigue complexes, aléatoires. La loi d’endommagement proposée fait intervenir deux contributions, une contribution monotone et une contribution de fatigue. La contribution monotone est totalement équivalente à la loi monotone du modèle initial ODM-CMO, les paramètres sont alors facilement identifiables. La contribution de fatigue n’est pas équivalente à la loi du modèle ODM-CMO, ceci s’explique notamment par le fait qu’il existe différentes façon de prendre en compte la notion de contrainte moyenne, notion primordiale concernant l’étude de la fatigue. Nous avons choisi de prendre en compte l’effet de contrainte moyenne en ajoutant le calcul d’une moyenne originale qui évolue au cours du chargement dans la contribution de fatigue de la loi d’endommagement. L’identification des paramètres de fatigue se déroule en deux étapes. La première étape se base sur une simplification du jeu d’équation du modèle (élasticité et endommagement non couplé) de façon à déterminer une relation simple, en 1D, entre le nombre de cycles à rupture et la contrainte maximale. Cette expression nous permet alors de tracer rapidement les diagrammes de Wöhler (σ_a ou σ_Max vs N_R) ainsi que les diagrammes de Haigh (σ_a vs σ ̅). Ces diagrammes nous permettent de faire une première identification des paramètres de la contribution de fatigue de la loi d’endommagement. La seconde étape consiste à recaler certains paramètres en utilisant le modèle complet, de façon numérique, le modèle ayant été programmé en 3D tant pour un pilotage en déformation que pour un pilotage en contrainte. La méthodologie proposée nécessite néanmoins d’avoir un nombre important de résultats d’essais de fatigue. Elle permet l’identification à d’autres températures dans le but de proposer des modélisations anisothermes. Le modèle d’endommagement est rendu probabiliste grâce à une première approche, pragmatique, en fatigue à grands nombres de cycles. Un paramètre du modèle initialement considéré comme déterministe, prend le statut de variable aléatoire, il s’agit du seuil d’endommagement de fatigue (en déformation) délimitant le domaine d’endurance illimitée. L’idée étant de pouvoir associer à une probabilité de rupture (ou de survie) à une limite de fatigue « asymptotique »The work presented in this report is part of the Collaborative Research Project PRC Composites, funded by the DGAC involving Safran, Onera and several CNRS laboratories whose LMT Cachan. One of the main objectives of this project PRC is to establish models capable to simulate the mechanical behavior, durability and still manufacturing processes for composite PMC. This thesis focus on the study of the behavior of 3D woven composite to mechanical fatigue stresses. This thesis further to the work developed at Onera on cycle damage models for fatigue on PMC, named ODM-PMC. We propose a kinetic damage model, which calculates the kinetic damage evolution, over time. This model is then able to take into account the cycle fatigue loads, and on the other hand the complex or random fatigue loads. The proposed kinetic damage law involves two damage contributions, a monotonous contribution for static loads and a fatigue contribution for fatigue loads. The monotonous contribution is fully equivalent to the monotonous law of ODM-PMC model, the parameters are easily identifiable. The fatigue contribution is not equivalent to the fatigue damage law of initial model ODM-PMC, this is explained by the fact that there are different ways to take into account the average stress effect, unavoidable concept for the study of fatigue loads. We have chosen to consider the mean stress effect by adding the calculation of a mean that evolves during the loading. The identification of fatigue parameters takes place in two steps. The first step is based on a simplification of the model equation set (elasticity and damage are not coupled) to determine a simple relationship, 1D, between the number of cycles to failure and the maximum stress. This expression allows us then quickly to draw diagrams Wohler (σ_a ou σ_Max vs N_R) as well as Haigh diagram (σ_a vs σ ̅). These diagrams allow us to make an initial identification of fatigue parameters. The second step is to readjust certain parameters using the full model 3D, numerical, the 3D model was been encoded for both strain and stress steering. Nevertheless, the methodology requires having a lot of experimental results. It allows also to identifying fatigue parameters at other temperatures in order to provide isothermal modeling. The damage model is made with a first probabilistic approach, pragmatic, to the great number of cycles fatigue. One parameter (determinist), is defined as a random variable, it is the fatigue damage threshold (strain) delimiting the endurance unlimited domain
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Pailler, Frédéric. "Prévision de la durée de vie à haute température et sous air de composite SiCf/Si-B-Cm." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12808.
Анотація:
Les composites à matrice céramique (C. M. C. ) renforcés avec des fibres (généralement en Carbure de Silicium (Hi-Nicalon (Nippon Carbon)) ou en carbone) sont des matériaux intéressants pour l'aéronautique et le spatial. En effet, ils permettent un gain de poids important tout en assurant une très bonne résistance mécanique dans des conditions sévères de température, de pression et d'environnement. Des composés borés ont été incorporés au sein de la matrice SiCm pour accroître la durée de vie des matériaux sous environnement oxydant et sollicitation thermomécanique. Ces matériaux ont des capacités d'autocicatrisation qui permet de limiter la diffusion de l'oxygène à coeur vers le renfort fibreux. La durée de vie sous charge des composites à matrice céramique dépend de plusieurs facteurs tels que la température, l'environnement et le mode de sollicitation (fatigue cyclique, fluage. . . ). Elle a été abordée d'un point de vue micromécanique en fatigue sous air à hautes températures. Les phénomènes élémentaires responsables de la rupture différée rn fatigue à haute température ont été déterminés sur des minicomposites. Les minicomposites sont composés uniquement d'un fil enveloppé d'une matrice multicouche. Les minicomposites permettent de s'affranchir des effets de l'architecture de renfort. Des essais complémentaires sur fils ont permis de déterminer des modes de fissuration lente des fibres prépondérants à 600°C. Des essais de fatigue hors axe à 45° ont été effectués sur des composites. La modélisation des comportements mécaniques afin de prévoir la durée de vie prend en compte non seulement les contraintes mécaniques mais également l'effet de phénomènes physico-chimiques induits par l'oxydation (dégradation et cicatrisation).
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Shi, Huiji. "Etude en fatigue thermomécanique sur un acier inoxydable : réalisation d'essais et prévision de la durée de vie du matériau." Metz, 1992. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1992/Shi.Huiji.SMZ9214.pdf.
Анотація:
Les essais de fatigue thermomécanique, sous amplitudes de déformation totale imposée, ont été effectués sur un acier inoxydable 316L. A l'aide d'un micro-ordinateur, on réalise la superposition des cycles mécaniques et thermiques, hors phase et en phase. La variation de température est contrôlée sur deux intervalles, 250c-500c et 250c-650c, avec la même forme de cycle mécanique. La vitesse de déformation est 0,0001/s et les amplitudes de déformation imposée sont comprises entre 1,0% et 2. 4%. Une simulation de la réponse contrainte-déformation en fatigue thermomécanique au cycle stabilisé a été réalisée à partir de la loi de comportement à écrouissage cinématique à différentes températures et avec les données issues de la fatigue isotherme. Dans cette simulation la fonction de cycle thermique est considérée comme une variable interne. La boucle d'hystéresis calculée par cette méthode s'accorde bien avec celle obtenue experimentalement. D'après l'obtention de la simulation, un modèle d'endommagement associé à la densité d'énergie dissipée équivalente est établi pour prédire la durée de vie du matériau en fatigue thermomécanique. L'endommagement par cycle est apporté au cycle stabilisé et le cumul d'endommagement est considéré linéaire. L'influence de la variation de température est introduite par le biais du facteur d'endommagement de température. La prévision de la durée de vie en fatigue thermomécanique en phase et hors phase sur l'acier 316L avec notre méthode donne des résultats satisfaisants et proches des données expérimentalesLow cycle thermal mechanical fatigue tests were carried out on 316L stainless steel specimens. These tests were automatically controlled by a micro computer which permits to realize the superposition of thermal and mechanical cycles with the waveforms of out-of-phase and in-phase. Two temperature ranges (250° C-500°C and 250°C-650°C) of thermal cycling were controlled with the same waveform as the mechanical cycling. Both types of tests (in-phase and out-of-phase) were conducted at the same strain rate of 0,0001/s. The total strain range were realized from 1,0% to 2,4%. To predict the lifetime of components submitted to thermal mechanical fatigue, first the stress strain response of the material in stabilized cycles was simulated by a non linear kinematic hardening model. An internal variable was introduced into this model in order to describe the thermal cycling effect. With isothermal fatigue data this kinematic hardening model using three parameters depending on temperature and plastic strain range can correctly yields a very good approximation of hysteresis loop for low cycle thermal mechanical fatigue. To describe the influence of the variable tempetature on damage in thermal mechanical fatigue, a temperature damage factor was introduced. To study the fatigue damage process, a typical stabilized hysteresis loop of thermal mechanical cycling is considered to be the combination of great deal of parts, each of them corresponding to a given temperature, and a linear damage model based on the total strain energy density is supposed. This method using the isothermal fatigue data gives satisfactory results for thermal mechanical fatigue life prediction
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Ben, Toumi Rim. "Endommagement par fatigue et durée de vie de structures en matériaux composites à fibres continues pour application liaison au sol." Thesis, Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0064.
Анотація:
L'allègement des véhicules est un enjeu majeur de l'industrie automobile pour participer, avec l'évolution des motorisations, à la maîtrise des consommations énergétiques et la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Dans ce travail, nous nous intéressons à l'introduction des matériaux composites dans les pièces de structure et particulièrement dans le périmètre de la liaison au sol composé d'organes de sécurité active, sujets au phénomène de fatigue multi axiale à grand nombre de cycles.Les matériaux composites présentent une solution séduisante en raison de leurs propriétés mécaniques intéressantes combinées à une faible densité. Toutefois, la fatigue des matériaux composites reste un sujet complexe relativement peu abordé. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse qui vise à mettre en place une méthodologie de dimensionnement des composants automobiles de structure, à partir d'un composite tissé verre/époxy. Cette méthodologie s'attache à être facile d'utilisation et adaptable au calcul de structure pour être applicable en Bureau d'Études. La première étape de cette étude est la caractérisation de la tenue en service du matériau sous chargements monotones et cycliques et l'identification des cinétiques d'endommagement. Au vu des résultats expérimentaux obtenus et à partir des approches de dimensionnement existantes, un critère de fatigue multi axiale est proposé. Ensuite, une optimisation du protocole d'identification des paramètres est effectuée afin de réduire au minimum le volume des campagnes d'essais. Enfin, le critère mis en place pour évaluer la durée de vie en fatigue du matériau composite tissé est validé sur des éprouvettes trouées et sur le train avant à lame compositeThe reduction of fuel consumption and greenhouse gas emissions is one of the most important challenges facing the automotive industry. An efficient strategy to meet these targets is by reducing the weight of vehicle. In this work, we are interested in introducing composite materials in automotive structural parts and especially in suspensions which are subjected in service to high-cycle fatigue loadings. Therefore, a good prediction of fatigue life is required. As continuous fibre-reinforced composites provide good mechanical properties combined with a low density, they have been increasingly used in many lightweight structures. However, the fatigue behaviour of composites has not been widely investigated. This work aims at developing an approach to predict the lifetime in service of structural automotive components, made with woven glass / epoxy composite. This approach has to be easy to use by design engineers at the scale of the structure. The first step is the characterization of the material. Then, the processes involved in degradation of the composite subjected to both monotonic and cyclic loadings were identified.Given the experimental results and the existing approaches, a multiaxial fatigue criterion is proposed. An optimization of the identification protocol is also performed to reduce the quantity of needed experimental data. Finally, the fatigue life prediction model criterion is validated by tests on notched coupons and on composite vehicle's suspension
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Korn, Christophe. "Aspects expérimentaux et modélisation de la durée de vie en fatigue thermomécanique dans le cas des aciers Cr-Mo-V, 316 L et de l'alliage TZM." Metz, 1988. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1988/Korn._C.SMZ8815.pdf.
Анотація:
Le comportement des matériaux sous conditions thermomécaniques est un des critères les plus importants dans l'étude de la conception de structures. Ce travail présente une technique expérimentale pilotée par ordinateur permettant de réaliser des essais de fatigue thermomécanique complexes. Nous avons étudié trois différents matériaux, un acier Cr-Mo-V utilisé dans les rotors de turbine, un acier 316 l de centrale nucléaire, en essais isothermes et thermomécaniques à déformation imposée, ainsi qu'un alliage TZM de centrale nucléaire sous conditions isothermes et thermomécaniques à amplitude de contrainte imposée. Nous avons également tenté d'appliquer différents modèles de prévision de la durée de vie, tels que "Taira", le "spanning factor", le concept de "séparation en fréquence", "Degallaix", ainsi que "Gilgert"Material's behaviour under thermomechanical conditions is one of the most important criteria studied for the conception of structures. This work shows an experimental technique drived by computer for thermomechanical fatigue tests. Three different materials were studied, Cr-Mo-V steel for turbine rotors, 316 L steel for nuclear plant, under isothermal and thermomechanical strain controlled conditions, and a TZM alloy for nuclear plant under isothermal and thermomechanical stress controlled conditions. We also tried to apply some models of life prediction such as "Taira", "spanning factor", "frequency separation", "Degallaix", and "Gilgert"
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Fogue, Médard. "Critère de fatigue à longue durée de vie des états multi axiaux de contraintes sinusoïdales en phase et hors phase." Lyon, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAL0030.
Анотація:
La fatigue occasionne 90% des ruptures des pièces en service. Les états de contraintes sont généralement multiaxiaux mais paradoxalement les critères qui permettent de juger de la sécurité sont peu nombreux et s'avèrent peu satisfaisants soit dans le principe,soit dans la commodité d'exploitation. Le présent mémoire propose un critère de fatigue multi axiale basé sur la moyenne quadratique des amplitudes des contraintes tangentielles et normales. Ce critère est satisfaisant dans son principe et toutes les conséquences (diagramme de HAIGH en traction et torsion en particulier) en sont tirées. Le domaine de validité est tel que τ(-1)/σ(-1) est compris entre 0,577 et 0,866. Un programme général de calcul a été développé. La validation du critère est faite à l'aide d'essai de la littérature selon une méthode originale de validation statistique consistant à comparer lès distributions de la contrainte équivalente et de la limite de fatigue σ(-1) par la méthode de MONTE CARLO. Le critère est validé pour 70% à 80% des essais étudiésFracture of mechanical parts in operation are induced mainly by fatigue ( 90%). The stress state are generally multiaxial but surprisingly,criteria which permit safety evaluation are few and not well based in theory and not well suited for practice. The multiaxial fatigue criterion proposed in this report is based on quadratic average of the intensity of tangential and normal stress. This criterion satisfies theoretical requirements and all practical consequences as diagrams of HAIGH in traction and torsion are deduced from it. The validity domain in τ(-1)/σ(-1) is between 0,577 and 0,866. A general program of calculation has been developed. The criterion has been validated by tests found in the technical literature following an original method of statistical validation applied to the comparison of the equivalent stress and of fatigue limit σ(-1). The criterion is qualified for 70 to 80 % of studied tests
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Tricoteaux, Arnaud. "Durée de vie en fatigue de joints soudés en acier E 690 : Influence des paramètres de soudage et de traitements de parachèvement : Modélisation de la phase d'amorçage." Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10030.
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Hazan, Jérôme. "Etude de la durée de vie et de l'endommagement intergranulaire par fatigue des métaux cubiques à faces centrées : influence de la taille de grains et de l'épaisseur d'éprouvette." Thesis, Sorbonne université, 2019. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=http://theses-intra.upmc.fr/modules/resources/download/theses/2019SORUS564.pdf.
Анотація:
La compréhension et la prédiction de l’endommagement par fatigue est un enjeu majeur dans la conception de l’échangeur de chaleur sodium-gaz de la prochaine génération de réacteurs nucléaire. Des essais cycliques à rupture ont été réalisés sur des éprouvettes en acier 316L à différentes épaisseurs, pour deux tailles de grains très différentes afin de quantifier l’influence de ces paramètres sur la durée de vie. Ensuite, des essais cycliques interrompus par des séances de microscopie (MEB) ont permis la compréhension des stades précoces de l'endommagement par fatigue induits par une forte taille de grains.Des simulations numériques par éléments finis de la déformation cyclique d’agrégats cristallins ont été réalisées avec le logiciel Cast3M. La localisation de la plasticité sous forme de bandes de glissement persistantes (BGPs) est considérée. L’accroissement de la concentration des lacunes au sein des BGPs induisant une dilatation de ces dernières est introduit. Des prédictions de l’évolution des extrusions formées au travers des joints impactés par les BGPs ainsi que les champs de contraintes associés ont été étudiées. L’ensemble de ces prédictions couplées à deux modèles d’endommagement ont permis la prédiction du nombre de cycles à initiation de microfissures intergranulaires. Finalement, des comparaisons entre mesures expérimentales et prédictions (i) des extrusions des BGPs au travers des joints de grains et (ii) du nombre de cycles à initiation des fissures sont réalisées. Les effets de matériau, de nature des joints de grains et de chargement sur les mécanismes d’initiation de fissures de fatigue sont finalement discutésUnderstanding and predicting the fatigue damage is a major issue in the design of the sodium-gas heat exchanger of the next generation of nuclear reactors.Cyclic tests were carried out on 316L SS specimens with different thicknesses, for two very different grain sizes, in order to quantify the influence of these parameters on the fatigue lifetime. Then, cyclic tests interrupted by microscopy observations (SEM) allowed the understanding of the early stages of fatigue damage induced by a large grain size specimen. Finite element simulations of the cyclic deformation of crystalline aggregates were performed with the Cast3M software. The localization of plasticity in the form of persistent slip bands (PSBs) is considered. The increase of the vacancy concentration in the PSBs, leading to their dilatation is introduced. Predictions of the PSB extrusion through impinged GBs and of the associated stress fields were studied. All these predictions, coupled with two damage models, made possible to predict the number of cycles to intergranular microcrack initiation. Finally, comparisons between experimental measurements and predictions of (i) the PSB extrusion through GBs and (ii) the number of cycles to microcrack initiation are made. The effects of material, nature of GBs and loading conditions on fatigue crack initiation mechanisms are finally discussed
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Goupillaud, Isabelle. "Comparaison des endommagements matriciels par fatigue mécanique et par cyclage thermique de composites structuraux : caractérisation et modélisation." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2332.
Анотація:
L'etude proposee a pour vocation une meilleure comprehension du comportement endommageable de stratifies composites a fibres longues de carbone et a matrice organique sous cyclage thermique. Deux approches, experimentale et analytique, sont utilisees, s'appuyant sur les connaissances deja acquises en fatigue mecanique. Des stratifies croises, sollicites en fatigue mecanique et en cyclage thermique, ont montre des similitudes de comportement de la fissuration matricielle. Ces analogies ont permis d'identifier une analyse du type diffusion du cisaillement ou shear lag en cyclage thermique, prealablement validee pour la seule sollicitation de fatigue mecanique. Bien que les cinetiques beaucoup plus rapides en cyclage thermique ne puissent etre correctement estimees par le modele identifie en fatigue mecanique, les previsions concernant l'amorcage et les valeurs de densite a saturation sont en tres bon accord avec les resultats experimentaux.
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Iben, Houria Mohamed. "Etude expérimentale et modélisation de la durée de vie en fatigue d'un alliage d'aluminium de fonderie A356-T6 sous chargement multiaxial." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015ESMA0007/document.
Анотація:
Ce travail a pour objectif d'étudier la tenue en fatigue de l'alliage de fonderie A356-T6 sous chargement multiaxial. Des essais en fatigue à 106 cycles ont été effectués pour deux rapports de chargements différents à Rσ = 0 et Rσ = -1. La première partie expérimentale est menée sur des éprouvettes issues d'une coulée en ‘V’ avec des défauts naturels de fonderie et des défauts artificiels avec une variation de la microstructure. Suite aux résultats expérimentaux, nous avons montré que la taille des défauts ainsi que la microstructure caractérisée par la SDAS, sont les principaux paramètres qui influencent la limite de fatigue de cet alliage. Par comparaison entre les résultats obtenus à Rσ = 0 et Rσ = -1, il s'avère que la contrainte moyenne joue un rôle primordial sur la sensibilité du matériau à la taille du défaut et à la SDAS. Dans la suite, des modifications ont été menées sur le critère de DSG qui consistent à introduire l’effet de la SDAS au niveau du critère. L’application de ce critère modifié dans un diagramme de Kitagawa pour les différents cas de chargement a montré que l’abattement de la limite de fatigue en fonction de la taille de défaut et de la SDAS est bien décrit. Dans la dernière partie un outil numérique a été développé permettant de simuler la limite de fatigue en partant du procédé de fonderie. Cette démarche est sous forme d’une chaîne de calcul numérique qui permet de simuler la taille de défaut et de la SDAS à partir du procédé de fonderie. Suite à cette simulation, le modèle est capable de prévoir la limite de fatigue en utilisant le critère de DSG modifié. La combinaison entre la loi de Weibull et le critère de DSG permet à la suite de la chaîne de simulation de prévoir ainsi la probabilité de rupture à chaque point de la structure. Nous avons proposé dans cette partie un moule qui permet d’élaborer des éprouvettes avec deux microstructures différentes. Dans cette étude, une deuxième campagne d’essais a été réalisée sur ces éprouvettes afin de valider la simulation numérique sur le moule proposé. Le modèle numérique prévoit raisonnablement bien les résultats expérimentaux obtenusThis study aims to investigate the fatigue behaviour of A356-T6 aluminum alloy. Experimental fatigue tests at 106 cycles have been performed for two loading ratios: Rσ = 0 and Rσ = -1. The first experimental investigation was conducted on specimens from a ‘V’ wedge casting with natural and artificial defects which provides a variation of the microstructure. Following the experimental results, we have shown that defects characterized by their size and the microstructure characterized by SDAS, are the main parameters that control the fatigue limit. By comparing the results obtained for both loading ratios, it appears that the mean stress has an effect on the sensitivity to the defect size effect and microstructure.The DSG criterion was modified to introduce the effect of SDAS. This improved DSG criterion has been employed to predict the Kitagawa diagram for multiaxial loading for different loading cases. The simulation of the modified DSG criterion showed that the reduction of the fatigue limit with the defect size and SDAS is well described. In the last part a numerical model was developed to perform a simulation of the fatigue limit starting from the casting process. Using this numerical model, we simulated the defect size and SDAS depending on the solidification time, eventually the fatigue limit issimulated using the improved DSG criterion. With combining between Weibull law and modified DSG,we predict the probability of failure at each point of the structure. We proposed in this part a mold which let to obtain samples with two different microstructures. In this study, a second fatigue tests was carried out on these samples to validate the numerical simulation on the proposed mold. It turns out that the numerical model provides reasonably well the obtained experimental results
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Layouni, Khaled. "Comportement et fatigue multiaxiale d'un élastomère chargé (NR-CB)." Paris, ENMP, 2004. http://www.theses.fr/2004ENMP1242.
Анотація:
Cette étude contribue à une compréhension assez fine du comportement du matériau, caoutchouc naturel renforcé avec du noir de carbone (NR-CB). Des sollicitations, monotones et cycliques, uniaxiales et multiaxiales, ont permis de dégager les principaux phénomènes physiques ainsi que leur influence sur le comportement de l’élastomère. Ensuite, nous avons modélisé le comportement du matériau par deux lois : la première est hyperélastique incompressible et la seconde est compressible endommageable. Enfin, une comparaison entre ces deux modèles a été effectuée. Par ailleurs, l’étude expérimentale de la fatigue sous chargements complexes a permis de décrire les interactions entre les sollicitations axiales et de torsion ainsi que l’effet du déphasage sur la localisation et la durée de vie. Cette analyse est complétée par des études fractographiques permettant l’identification des différentes phases de fissuration (échelle macroscopique) et des sites d’amorçage (échelle microscopique). Enfin, nous avons établi un critère de prévision de la durée de vie robuste sous chargements complexes. Ce critère prévoit la localisation de l’amorçage, l’orientation de fissures et le nombre de cycles à l’amorçage. Il a été validé sur des éprouvettes de structure et sur des pièces industrielles. Enfin, nous avons comparé ce critère à un modèle pris dans la littératureThis work explores the mechanical behaviour of a carbon-black reinforced natural rubber (NR-CB) subjected to monotonic, cyclic, uniaxial and multiaxial loading. Several physical phenomena have been identified. In particular, we have characterised the material compressibility under various kinds of loading conditions and confirmed the results by means of microscopic observations. Consequently, in order to describe the material behaviour, we have considered and compared two constitutive models: the first one is hyperelastic incompressible whereas the second one is more realistic as it uses a damage-induced compressible approach. Furthermore, fatigue experimental results obtained under complex loading histories allow to describe the interaction between axial and torsional loading. In particular, the phase angle effect on the lifetime and the crack location have been determined. These analyses were supported by fractographic observations that allow the identification of different tearing steps (macroscopic scale) and initiation sites (microscopic scale). Finally, we have established a model able to predict the location and orientation of cracks, as well as lifetime under complex loading. This criterion has been validated for complex geometry and industrial components. Finally, we have compared this model with another taken in literature
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Robin-Boudaoud, Marie-Cécile. "Comportement et durée de vie de pièces tubulaires, soudées ou non, en acier ferritique 1. 4509 : application automobile." Paris, ENMP, 2010. http://www.theses.fr/2010ENMP0059.
Анотація:
Faurecia emploie des aciers inoxydables ferritiques pour réaliser des collecteurs d’échappement tubulaires mécano-soudés. Cette étude intervient dans le cadre de l’optimisation de la conception de ces produits et constitue une contribution à la prédiction de la durée de vie de pièces tubulaires en acier 1. 4509, soudées ou non, sous chargement de fatigue thermomécanique. Ce travail s’articule en trois axes complémentaires : la modélisation du comportement cyclique des pièces tubulaires soudées ou non, la modélisation de leur endommagement et de leur tenue en fatigue, le développement d’une méthodologie numérique permettant le calcul de la tenue en fatigue de collecteurs dans un temps compatible avec un usage en bureau d’études. Les comportements cycliques du métal de base (acier 1. 4509) et du métal fondu sont ainsi caractérisés pour différentes conditions de sollicitations thermomécaniques puis modélisés à l’aide d’un modèle de comportement élastoviscoplastique dans le logiciel Abaqus. Le comportement spécifique de la zone affectée thermiquement est également étudié. La modélisation proposée pour rendre compte du comportement mécanique des jonctions soudées est validée via un essai de traction-compression avec mesure locale des déformations par stéréo corrélation d’images. L’étude de la durée de vie de l’acier 1. 4509 est ensuite abordée. Une gamme importante d’essais de durée de vie est ainsi constituée. Les coefficients d’un modèle d’endommagement continu, développé par J. Lemaitre, sont identifiés et validés. La même gamme d’essais est appliquée à des éprouvettes soudées. Il est choisi de recourir à une approche découplée du comportement et de l’endommagement pour prédire la durée de vie de ces éprouvettes. Cette approche repose sur l’hypothèse que la tenue en fatigue de la jonction soudée est conditionnée par la répartition des déformations au cycle stabilisé et peut être calculée par post-traitement. Cette méthode permet de prédire dans une bande de dispersion de facteur 3 maximum, la majorité des essais. Finalement, la dernière phase de ce travail est consacrée à la mise en oeuvre des modèles identifiés pour prédire la tenue en fatigue de pièces soudées industrielles. Une méthodologie dite de "sous-modèle" est mise en place afin de prédire avec précision la réponse mécanique des zones soudées au cycle stabilisé. La durée de vie de ces zones est alors estimée par post-traitement de ce cycle. Cette méthode est appliquée avec succès pour prédire la durée de vie, sous chargement thermomécanique, de deux pièces soudées, dont un collecteurFaurecia uses stainless ferritic steels to produce car manifolds, which are made of several tubular parts welded together. In order to reduce design costs, Faurecia needs to developp a robust numerical design tool. In the frame of this project, this thesis is a contribution to fatigue life assessment of 1. 4509 stainless steel tubular parts, welded or not, submitted to cyclic thermomechanical loadings. In a first part, the cyclic mechanical behaviors of the base metal (1. 4509 steel) and the melted metal are experementally studied under various loads. They are then described thanks to an elastoviscoplastic model. The specific mechanical behavior of the heat affected zone is also considered. The ability of the proposed models to describe the mechanical response of a welded zone is assessed thanks to a traction compression test including local strain measurements. In a second part, fatigue life of 1. 4509 steel is adressed. A large experimental dabase is built up. A non isothermal continuum damage model (J. Lemaitre model) is identified. The same test conditions are applied to welded specimens. Then, the resuts of those tests are analysed thanks to an uncoupled approach of mechanical behavior and damage. It is so considered that the strain distribution at the stabilized cycle, governs the fatigue life of the welded specimen. Thanks to this method, most the tests are well predicted (within a scattering band of factor 3 maximum). Finally, last part of this thesis concerns the integration of the identified models in a robust numerical tool in order to predict fatigue life of industrial welded parts. A submodel methodology is used in order to precisely predict the stabilized mechanical behavior of welded zone. This technique is successfully applied to predict the fatigue life of two welded parts, included a car manifold
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Mailly, Sandrine. "Effets de la température et de l'environnement sur la résistance à la fatigue d'alliages de titane." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2262.
Анотація:
Les alliages de titane sont utilises dans le domaine aeronautique pour leur legerete et leur bonne resistance a haute temperature. L'objectif de la presente etude est de determiner les facteurs gouvernant la resistance a la fatigue de deux alliages de titane : le ti 6246 (alliage alpha/beta forge beta) et l'imi 834 (alliage quasi-alpha). Le premier a permis d'etablir l'effet de la temperature (de 20c a 500c) et de l'environnement (air-vide) pour des durees de vie inferieures a 10#7 cycles. Les travaux effectues ont permis de cerner l'influence des parametres mecaniques et microstructuraux sur les differents stades de l'endommagement (amorcage et propagation des fissures). Les observations fractographiques ont revele une modification des processus d'amorcage (passage d'une rupture provenant de la surface de l'echantillon a une rupture interne) selon le niveau de la contrainte appliquee quelles que soient les conditions de temperature et d'environnement. Cette modification conditionne tres fortement le couplage endommagement-environnement et donc la resistance du materiau. L'effet marque de l'environnement a haute temperature resulte des interactions entre les processus d'oxydation et/ou la dissociation de la vapeur d'eau et le niveau de deformation plastique cyclique. Il a ete montre que la couche d'oxyde seule ne peut expliquer l'abaissement de la resistance a l'amorcage. Les resultats a 500c obtenus sur le second alliage (imi 834) dont les conditions microstructurales sont differentes du ti 6246 ont permis de conforter ces analyses.
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Sarete, Hélène. "Etude d'une nouvelle nuance d'acier à roulement pour conditions d'usage sévères et modélisation de son endommagement en présence d'une indentation." Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0104.
Анотація:
Ce travail est consacré, d'une part, à la recherche d'une nouvelle nuance d'acier à roulement et de ses traitements thermiques permettant d'accroître la tenue des roulements en condition d'usage sévères (chargement important, température élevée, lubrification polluée provoquant des indentations des surfaces de contact) et, d'autre part, à la description et à la modélisation de son endommagement en fatigue de contact de surfaces indentées. Des caractérisations microstructurales et mécaniques simples (principalement dureté, teneur en austénite résiduelle) conduites sur différentes coulées de laboratoire et pour différents traitements thermiques permettent d'abord de définir une gamme de compositions intéressantes et de choisir une nuance. Les conditions de traitement thermique de la nuance choisie sont affinées, après que celle-ci ait été élaborée industriellement afin d'obtenir un niveau de propreté inclusionnaire nécessaire à une bonne tenue en fatigue de roulement. Le comportement mécanique du nouveau matériau a été caractérisé (comportement microplastique, plastique cyclique et tenue en compression cyclique), des essais de fatigue de roulement ont été effectués sur éprouvettes lisses et indentées, pour simuler un fonctionnement en lubrification polluée, et les pièces fatiguées ont été expertisées afin de déterminer les mécanismes d'endommagement. Enfin une contribution à la modélisation de l'endommagement en fatigue de roulement en présence d'indentations est proposée. Elle s'appuie sur les principes de la modélisation de l'endommagement en conditions normales de fonctionnement (amorçage d'une fissure sur une microhétérogénéité en sous-couche et propagation jusqu'à la surface) en prenant en compte les modélisations mécaniques, microstructurales et géométriques provoquées par l'indentationThis work as two aims: The first one is the research of a new steel composition and associated beat treatments to enhance bearing life under severe service conditions (heavy load, high temperature, and debris contaminated lubrication causing the formation of dents on the contact surface). The second one is to propose a description and a modeling of damage mechanisms of indented surfaces under rolling contact fatigue. Measurements of simple features (mainly hardness and content of retained austenite) of different laboratory cast steels after different beat treatments help to define which compositions are of interest. The chosen steel is elaborated in industrial conditions to obtain a high Level of cleanliness necessary for a good resistance under rolling contact fatigue. Its beat treatment conditions are refined. Mechanical behaviour of the new steel is characterise : stress - train curves at low deformation, cyclic plastic deformation, resistance to cyclic compression and rolling contact fatigue of flat and indented samples simulating use under contaminated lubrication. Observations of samples after fatigue help to describe damage mechanisms. A contribution to modeling of damage under rolling contact fatigue when contact surface are indented is proposed. It is based on the model of damage under normal use (initiation of a microcrack on an inclusion in the subsurface and propagation of the crack to the surface) and allows for the mechanical, structural and geometrical modifications induced by indentation
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Meheux, Mathilde Odile Anne. "Influence des additifs de lubrification sur la formation de tribofilms, le coefficient de frottement et la durée de vie en fatigue des roulements." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2009. http://www.theses.fr/2009ECDL0001.
Анотація:
Dans les boîtes de vitesses manuelles, engrenages, roulements et synchroniseurs sont lubrifiées par une unique huile sélectionnée d'après les spécifications engrenages. Des endommagements de fatigue de contact relatifs à l'utilisation de lubrifiants ont été rapportés. Plusieurs explications peuvent être considérées, mais nous nous attarderons sur les effets liés à l'emploi des additifs de lubrification. Comme cela a été expliqué dans la bibliographie, le lubrifiant (huile de base et additifs) peut réagir à la surface des pièces comme sur les faces des fissures débouchant. La fragilisation par hydrogène est un phénomène connu, mais il n'a pas été clairement établi si la présence de tribofilms et/ou l'adsorption d'additifs pouvaient contribuer à l'initiation et/ou à la propagation des fissures de fatigue. L'influence de la formulation du lubrifiant a été évaluée à l'aide d'essais de fatigue accélérés (réalisés à l'aide d'une machine bidisque) effectués en conditions de roulement pur et de glissement. En roulement pur, le lubrifiant formulé à l'aide du détergent génère une réduction de la durée de vie par rapport aux autres lubrifiants testés. Le tribofilm formé à la surface des galets a été étudié à l'aide de techniques d'analyse de surface (EDX, AES). Des similitudes en terme de composition élémentaire et d'épaisseurs ont été constatées entre ces tribofilms et des tribofilms modèles générés dans un contact bille disque (Mini Traction Machine). Ce dernier fut employé pour l'étude de la formulation du lubrifiant sur la formation de tribofilms. Le détergent semble être un additif-clé nécessaire à la génération d'un tribofilm épais. En n, le contenu chimique d'une fissure a été analysé. La coupe transversale réalisée par usinage ionique (FIB) a autorisé l'analyse EDX de ses faces de la surface à la pointe. Des éléments d'additifs ont été détectés. Si la durée de vie en glissement n'a pas beaucoup varié d'une formulation à l'autre, la présence d'additifs dans la fissure permet de formuler l'hypothèse suivante : le contenu chimique d'un lubrifiant peut influencer la propagation des fissuresGears, rolling bearings and synchronizers are lubricated with a single oil, selected according to gear specifications in manual transmissions. Lubricant related Rolling Contact Fatigue (RCF) damage has been reported in bearings. Several explanations can be considered, but this work focuses on the effect of lubricant additives. As explained in the literature, the lubricant (base oil and additives) can react at the surface of the test pieces and/or on the fatigue crack faces open to the oil. Some effects like hydrogen embrittlement are known, but it has not been clearly established yet whether the presence of tribofilms and the adsorption of additives contribute to the initiation and/or propagation of fatigue cracks. The influence of lubricant formulation on fatigue life has been evaluated using accelerated fatigue tests (on a twin disc machine) performed under pure rolling and sliding conditions. Under pure rolling, the detergent containing oil generates a reduction of fatigue life compared with the other oils tested. The tribofilm formed at the surface of the discs was studied using surface analysis techniques (EDX, AES). It shows similarity in terms of elemental composition and thickness with model tribofilms generated in a ball on disc tribometer (Mini Traction Machine). The latter was used to evaluate the influence of lubricant formulation on tribofilm formation. The detergent seems to be a key additive generating a thick surface tribofilm. Finally, the chemical content of a crack was analysed. A FIB cross section allowed EDX analysis of the faces. Additive elements were found. Fatigue life did not vary much between the formulations tested under sliding conditions, but the presence of additives in the crack allows the following hypothesis : the chemical content of a lubricant can influence crack propagation
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Duchene, Pierre. "Caractérisation non destructive des matériaux composites en fatigue : diagnostic de l’état de santé et pronostic de la durée de vie résiduelle par réseaux de neurones." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2018. http://www.theses.fr/2018MTLD0008.
Анотація:
Ce travail de recherche consiste en la proposition d’une nouvelle approche de caractérisation non destructive de l’endommagement des matériaux composites (carbone/époxy) sollicités en fatigue par des essais d’auto-échauffement (blocs de chargements croissants). Cette approche est basée sur l’utilisation de plusieurs techniques non destructives appliquées in-situ, en temps réel ou différé, dont l’analyse est, soit redondante soit complémentaire. Au total, six techniques ont été utilisées (émission acoustique, thermographie infrarouge, corrélation d’images numériques, acousto-ultrasons, ultrasons C-scan et ondes de Lamb) et leurs résultats post-traités puis fusionnés à l’aide d’algorithmes basés sur les réseaux de neurones. Les résultats obtenus ont permis d’évaluer et de localiser l’endommagement du matériau et d’estimer sa durée de vie résiduelle. Ce faisant, plusieurs avancés scientifiques ont été obtenus en réalisant, par exemple, une localisation 2D des évènements acoustiques à l’aide seulement de deux capteurs avec une précision millimétrique, ou encore le développement d’une nouvelle technique imagée d’acousto-ultrasons permettant un contrôle hors contraintes de l’état d’endommagement du matériau, …et enfin, le pronostic de la durée de vie résiduelle du matériau basé sur une fusion de données par réseaux de neuronesThis research work consists in a new approach for non-destructive characterisation of damage in composite materials (carbon/epoxy) subjected to fatigue during self-heating tests (increasing load blocks). This approach is based on the use of several non-destructive techniques applied in-situ, in real time or delayed, whose analysis is either redundant or complementary. Six techniques were used (acoustic emission, infrared thermography, digital image correlation, acousto-ultrasound, C-scan ultrasound and lamb waves) and their post-processed results were merged using algorithms based on neural networks. The results obtained made it possible to assess and locate the damage of the material and to estimate its residual life. In doing so, several scientific advances have been obtained by, for example, carrying out a 2D localization of acoustic events using only two sensors with millimetric precision, or the development of a new pictorial acousto-ultrasonic technique allowing an control of the state of material damage at free stress conditions, ... and finally, the prognosis of the residual lifetime of the material based on a data fusion by neural networks
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Goulmy, Jean-Patrick. "Modélisation de l’impact du grenaillage sur le comportement et l’endommagement en fatigue de l’Inconel 718." Thesis, Troyes, 2017. http://www.theses.fr/2017TROY0037.
Анотація:
Le grenaillage est utilisé dans l’industrie aéronautique afin d’améliorer la durée de vie en fatigue de pièces critiques, telles que les disques de turbine. Mettre en place une méthodologie permettant de traduire l’évolution des contraintes résiduelles en service et de prédire leur impact sur la durée de vie en fatigue représente un enjeu majeur afin d’intégrer l’étape de grenaillage dans le dimensionnement des pièces. Le matériau d'étude est l'INCO178. Une première partie du travail s'attache à caractériser les contraintes résiduelles et l'écrouissage induits par grenaillage, en combinant pour ce dernier : la diffraction des rayons X, l'EBSD et la dureté. L’évolution des contraintes résiduelles et de l'écrouissage est ensuite caractérisée expérimentalement après différentes sollicitations. Afin de modéliser la relaxation des contraintes résiduelles, une loi de comportement est mise en place sur la base d’essais réalisés sur le matériau non grenaillé. Enfin, l'impact du grenaillage sur la durée de vie en fatigue est évalué à l’aide d’éprouvettes présentant une concentration de contraintes. Une approche probabiliste apte à rendre compte des effets de volume et de gradient de contrainte est proposée et identifiée à partir d’éprouvettes non grenaillées. L’ensemble de la chaîne de modélisation (introduction des contraintes résiduelles et de l’écrouissage induits par grenaillage, simulation de l’évolution du champ mécanique et application du post traitement de fatigue) est enfin appliquée pour prédire la durée de vie en fatigue d’éprouvettes grenailléesSurface enhancement methods such as shot-peening are widely used in the aerospace industry to improve the fatigue life of critical components. Set up a methodology to translate the evolution of the residual stresses in service conditions and to predict their impact on the fatigue lifetime represents a challenge for the integration of the shot peening into the parts sizing. Material of the study is the Inconel 718 nickel base superalloy. A first part of the work focuses on the characterization of residual stresses and the work hardening induced by shot-peening by combining several techniques of analysis: X-ray diffraction, EBSD and microhardness. Then, the residual stresses and the work hardening evolution is investigated after service conditions. In order to model the relaxation of residual stresses, a behavior law is set up on the basis of behavioral tests carried out on non-shot-peened material. Finally, the impact of shot-peening on the fatigue lifetime is evaluated using notch specimens. A probabilistic approach is proposed and identified using non-shot-peened specimens. Finally, the modeling chain (introduction of residual stresses and work-hardening induced by shot-peening, simulation of the mechanical field evolution and application of fatigue post-treatment) is applied to predict the fatigue life of shot-peened specimens
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Meynaud, Patrick. "Prévision de la durée de vie en fatigue de roulement d'un acier a partir de ses caractéristiques élastoplastiques et de celles de ses inclusions." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0115.
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L'écaillage profond amorcé en sous-couche est le mode de rupture le plus fréquent des roulements à billes subissant une fatigue de contact Hertzien en conditions de lubrification élasto-hydrodynamique (EHD) et en l'absence d'une rugosité importante. Des inclusions non métalliques de type grain d'oxyde provoquent dans le champ de Hertz une concentration de contraintes qui entraîne localement une décomposition de la matrice martensitique en une phase blanche. Cette décomposition est due aux dislocations émises pour accommoder les incompatibilités élasto-plastiques entre l'inclusion et la matrice et à leur accumulation provoquée par le chargement cyclique. Une fissure apparaît lorsque la densité de dislocations au sein du papillon atteint une valeur limite ; elle se propage ensuite en direction de la surface où elle provoque l'écaillage de la piste de roulement. Une modélisation de ce processus complexe qui s'appuie sur des concepts de micro-mécanique et de métallurgie physique est proposée. Une étude expérimentale du phénomène par expertises ultrasonore et métallographique a permis de suivre la progression de l'endommagement. Des expertises ultrasonores ont permis de localiser, puis d'analyser chimiquement et de caractériser élastiquement les inclusions de l'acier 100Cr6. L'utilisation conjointe de la modélisation et de la caractérisation de la distribution inclusionnaire permet de simuler les résultats des essais de fatigue standards utilisés pour caractériser la résistance des aciers à la fatigue de roulement. La comparaison entre les résultats expérimentaux et simulés est satisfaisante. La dispersion des durées de vie est principalement due à la dispersion de la position des inclusions dans le champ de Hertz. La simulation permet de comprendre le rôle de la taille et de la nature des inclusionsUnder elasto-hydro-dynamic lubrication (EHD) conditions and when the roughness of the contact surfaces is very low the principal damage process in rolling fatigue is subsurface initiated deep spalling. The strain rnisfit between residual non metallic inclusions and the martensitic matrix, due to their differences in elastoplastic properties, is responsible for a local stress concentration which can be partially relaxed by dislocation emission. Under cyclic loading the emitted dislocations induce a transformation of the martensite within a finite volume surrounding the inclusion, often called "butterfly" due to its shape. The increase in the dislocation density leads to crack initiation within the butterfly. The propagation of this subsurface crack towards the surface results in the bearing failure by spalling. A model of this complex mechanism based upon micromechanics and physical metallurgy concepts is presented. The damage process is surveyed by means of ultrasonic echography and metallographie observations. The inclusions of AISI 52100 steel are localized by means of ultrasonic echography, then their species and elastic properties are characterized. Our crack initiation and propagation modeling, taking into account the inclusion distributions, allows us to simulate standard fatigue tests used for characterizing the fatigue properties of bearing steels. The comparison between experimental and simulation results is satisfactory. The distribution of the life times is mainly caused by the distribution of the inclusion positions in the Hertzian stress field. The roles of the size and the species of the inclusions are understood owing to the simulations
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Wu, Hao. "Modélisation de l’extension de la durée de vie des structures fissurées après réparation par la technique de perçage." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10135/document.
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Le travail de cette thèse consiste à établir une modélisation analytique pour prédire la durée de vie des structures fissurées après une phase de réparation par élimination de la singularité de la fissure : technique de perçage ou du meulage. L’approche utilisée dans cette étude stipule que l’ensemble « fissure/trou » peut être modélisé par un défaut semi-elliptique. La prédiction de la durée de vie est basée sur une méthode permettant de déterminer le nombre de cycles correspondant à l’amorçage d’une fissure de fatigue basée sur un couplage des méthodes « e-N » à la théorie des fissures courtes en tenant compte de la sensibilité à l’entaille en fatigue. Trois méthodes différentes sont utilisées pour déterminer et comparer le facteur de concentration de contrainte élastique Kt : la méthode d’Inglis, la méthode de Creager-Paris et la méthode des éléments finis. Le facteur de concentration de contraintes en fatigue Kf est calculé en utilisant une approche analytique qui tient compte de l’effet de la présence d’une fissure courte en fond d’entaille. Les méthodes «e-N » utilisées dans cette étude sont Morrow élastique, Morrow élastoplastique et Smith Watson Topper. La modélisation analytique a été validée dans le cas d’une plaque en alliage d’aluminium 6082 T6, présentant une fissure de fatigue réparée par le perçage d’un trou dont le rayon est égale à : 1, 2.5 ou 3 mm. Par ailleurs, une application industrielle est traitée numériquement en 3D contenant une fissure ayant subi une réparation utilisant la technique de meulage. Il s’agit de la valve d’une centrale thermique soumise à un chargement thermomécanique. Pour tenir compte de l’effet de l’entaille et prédire la durée de vie à l’amorçage après la réparation, nous avons appliqué la méthode «e-N » couplée dont les paramètres ont été obtenus par la méthode des éléments finisThis thesis is devoted to establishing an analytical modeling to predict the lifetime of the fissured structures after a repair per elimination of the singularity of the crack: technique of drilling or grinding. The approaches used in this paper stipulate that the unit “crack/hole” can be modelled by a semi-elliptic defect. The prediction of determining the number of cycles which correspond to the restart of a fatigue crack is based on a coupling of the methods “e-N” and the theory of the short cracks. We have used three different methods to determine and compare the elastic stress concentration factor Kt, which are the method of Inglis, the method of Creager-Paris and the method of finite element. The stress concentration factor in fatigue Kf is calculated by using an analytical approach which takes account of the effect of the short crack in bottom of notch. The methods «e-N » used in this study are Morrow elastic, Morrow elastoplastic and Smith Watson Topper. Analytical modeling was validated in the case of a plate out of aluminium alloy 6082 T6, presenting a fatigue crack repaired by the drilling of a hole whose radii is equal to: 1,2.5 or 3 mm. In addition, an industrial application is treated numerically in 3D containing a crack which has been repaired by using the technique of grinding. This valve of a thermal plant subjected to a thermomechanical loading. To take account of the notch effect and to predict the lifetime of the valve, we applied the coupled method «e-N » whose parameters were obtained by the finite element method
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ALAIN, REGIS. "Comportement en fatigue plastique d'un acier inoxydable austénitique type 316L entre 20°C et 600°C : étude des facteurs gouvernant la durée de vie." Poitiers, 1993. http://www.theses.fr/1993POIT2295.
Анотація:
Nous avons etudie le comportement intrinseque en fatigue plastique de l'acier inoxydable 316l, sous vide, entre 20 et 600c. Aux temperatures intermediaires (200 a 500c), le materiau presente un glissement plus planaire qu'a 20 et 600c, du au vieillissement dynamique et qui conduit a: un durcissement cyclique secondaire associe a la formation de la structure de dislocations en cotes de velours, caracterisee par une repartition homogene de la deformation plastique; une augmentation de la duree de vie, associee a une amelioration de la resistance a l'amorcage et a la propagation des fissures. La duree de vie (maximale a 300c) depend de la competition de facteurs antagonistes (homogeneite, reversibilite, et niveau de contrainte). Nous avons utilise les proprietes de la structure en cotes de velours pour etudier le role des differents facteurs mecaniques et microstructuraux dans les processus d'endommagement en fatigue a 20c, a forte et a faible amplitude de deformation plastique
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Imaddahen, Amine. "Étude expérimentale multi-échelle et modélisation hybride prédictive du comportement, de l'endommagement et de la durée de vie en fatigue d’un matériau composite polypropylène / fibres de verre." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE063.
Анотація:
L’objectif final de ce travail est de proposer un outil numérique capable de prédire l'endommagement et la durée de vie en fatigue des matériaux et structures en composite à matrice thermoplastique. Pour ce faire, une étude expérimentale multi-échelle du matériaux PPGF40 (polypropylène chargé en fibre de verre à 40% en masse) est réalisée. Une analyse qualitative, mais aussi quantitative des différents mécanismes d’endommagement se produisant lors d’une sollicitation mécanique a été réalisée à travers des essais de flexion trois points in situ MEB, des essais de fatigue interrompus et des observations des faciès de rupture en monotone et en fatigue. A la lumière de ces essais nous avons conclu que la décohésion de l’interface fibre-matrice et la propagation des fissures à travers les interfaces apparait être le phénomène prépondérant menant à la ruine du matériau et cela indépendamment de l’orientation des fibres et du mode de sollicitation monotone ou fatigue. La démarche hybride proposée est basée sur un modèle micromécanique / phénoménologique permettant de prendre en compte l’endommagement à l’interface fibre-matrice et la plasticité de la matrice. Pour ce faire, un critère local statistique d’endommagement à l’interface fibre-matrice est introduit dans un modèle de Mori et Tanaka et la linéarisation du comportement plastique de la matrice est réalisée pas à pas, en utilisant une approche en champs moyens avec une formulation sécante. Le modèle micromécanique utilisé permet alors de prédire le comportement du matériau sous chargement monotone et notamment la première perte de rigidité en fatigue. L’analyse des résultats montre que cette dernière est directement liée à la durée de vie en fatigue du matériau. Ainsi, une méthodologie prédictive de la durée de vie est proposée et validée pour différentes configurations microstructurales. Un critère de rupture en fatigue est proposé en fonction du nombre de cyclesThe main objective of this work, is to provide a numerical tool, capable of predicting the damage and fatigue life of thermoplastic matrix composites materials and structures. To do this, a multi-scale experimental study of the PPGF40 material (polypropylene loaded with 40% by mass of glass fiber) is carried out. A qualitative, but also a quantitative analysis of the various damage mechanisms occurring during mechanical loading was carried out through in-situ three-points SEM bending tests, interrupted fatigue tests and observations of fracture faces in monotonic and cyclic loading. In the light of these tests, we concluded that the decohesion of the fiber-matrix interface, and the propagation of cracks through the interfaces, appears to be, the predominant damage phenomenon leading to the fracture of the material and that, regardless of the orientation of the fibers and the loading mode. The proposed hybrid approach is based on a micromechanical / phenomenological model taking into account the damage at the fiber / matrix interface and the plasticity of the matrix. To do this, a local statistical criterion of damage at the fiber-matrix interface is introduced into a Mori and Tanaka model, and the linearization of the plastic behavior of the matrix is done step by step, using the mean field approach with a secant formulation. The micromechanical model used then, makes it possible to predict the behavior of the material under monotonic loading, and in particular the first stiffness loss during the fatigue. Analysis of the experimental results shows that the latter is directly related to the fatigue life of the material. Thus, a predictive methodology of the fatigue life is proposed and validated for various microstructural configurations. A fatigue failure criterion is proposed according to the number of cycles
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Rotella, Antonio. "Fatigue d'un alliage d'aluminium moulé A357-T6 : rôle de la morphologie, de la position des défauts et application à une structure pour le calcul de la durée de vie en fatigue." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0019/document.
Анотація:
Ces travaux de thèse concernent la caractérisation en fatigue à grand nombre de cycles de l’alliage d’aluminium moulé A357-T6 (AS7G06-T6) en présence de défauts de type retassure. Six coulées ont été produites pour étudier deux familles de défauts : les retassures de type cavité et les retassures de type spongieuse avec un grade de nocivité qui varie entre 2 et 4 (selon la norme ASTM E 2422). La limite de fatigue en traction positive (R = 0.1) a été estimée en fonction de chaque type de défaut pour N = 2∙106 cycles. Des essais ont été également menés sur des éprouvettes dégradées en surface avec un défaut artificiel. Le défaut artificiel est caractérisé par une variation très localisée de la morphologie (usinage au FIB et par EDM) représentative de la microporosité interdendritique. La morphologie locale et globale des défauts naturels est étudiée grâce à des simulations numériques aux éléments finis. Les calculs numériques sont conduits sur la géométrie réelle d’un pore reconstruite à partir d’un scan en μ-CT. Deux géométries équivalentes ont été proposées pour approximer la morphologie d’un défaut naturel : une sphère et un ellipsoïde équivalent d’inertie.L’effet de la position du défaut sur l’évolution des champs mécaniques a été également étudié en conduisant des simulations numériques aux éléments finis sur la géométrie réelle du pore. Deux approches ont été proposés pour simuler un diagramme de type Kitagawa-Takahashi: (i) la Mécanique de la Rupture en Élasticité Linéaire (LEFM) (ii) un critère de fatigue detype Defect Stress Gradient (DSG), les deux modèles ont été testés dans le cas d’un amorçage sur un défaut de surface et interne.Une campagne d’essais de fatigue (R = 0.1) a été conduite à l’échelle d’un composant industriel. Une pièce réalisée par fonderie en A357-T6 a été testée dans une configuration saine et dégradée avec des défauts artificiels de surface. Un critère de type DSG, qui prend en compte l’effet du gradient de contrainte à l’échelle macroscopique de la structure, a été proposé.Le modèle a été validé par un calcul aux éléments finis du composant en utilisant une routine de post traitement des données, qui affiche en sortie la cartographie de la taille admissible du défaut de surface en chaque point du modèle simuléThe purpose of this work is to characterize the high cycle fatigue strength of the A357-T6 (AS7G06-T6) cast aluminum alloy affected by natural casting defects (shrinkages). Six different castings have been manufactured in order to study two shrinkage types: the cavity shrinkages and the sponge shrinkages with a defect grade ranging from 2 to 4 (as defined by the ASTM E2422 standard). High cycle fatigue tests have been carried out in order to estimate the fatigue limit under positive tensile loading (R = 0.1) for each defect type at N = 2∙106 cycles. The effect of the local defect morphology has been investigated performing several fatigue tests on specimens with artificial surface defects characterized by a local morphology modification (FIB and EDM machining). The artificial defect size and morphology is representative of the natural interdendritic porosity. The local and global defect morphology of the natural defects have been studied by means of finite element simulations conducted on the real shrinkage morphology reconstructed from a μ-CT scan. Two equivalent geometries have been proposed to simplify the natural defect morphology: a sphere and an inertia - equivalent ellipsoid.The effect of the defect position on the mechanical filed evolution has also been studied by means of finite element simulations performed on the real defect geometry. The analysis of the Kitagawa-Takahashi diagram has been performedby using two different approaches for both internal and surface defects: (i) the Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM)(ii) the Defect Stress Gradient (DSG) fatigue criterion. An experimental campaign has been performed at a component scale. A casted A357-T6structural component has been tested with two different configurations: as received and degraded with artificial surface defects. A DSG fatigue criterion,taking into account the effect of the stress gradient at the macroscopic scale of the component, has been proposed. The model has been validated by means of finite element simulations using a data post-processing sub-routine that gives as output the critical defect size map at each point of the simulated model
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Malek, Benaïssa. "Etude et modélisation du comportement en fatigue de l'alliage d'Aluminium 2618 anodisé soumis à des chargements multiaxiaux." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30016.
Анотація:
Les alliages d’aluminium anodisés sont largement utilisés dans la construction aéronautique en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques, leur résistance à la corrosion et leur faible densité. Cependant, le processus d’anodisation conduit souvent à une réduction de la résistance en fatigue. De plus, les pièces sont généralement soumises à des sollicitations multiaxiales en service et il apparaît donc nécessaire d’étudier, non seulement l’effet de l’anodisation, mais également de le corréler à la nature du chargement.L’objectif de la thèse est donc d’identifier et de caractériser les différents mécanismes impliqués dans l’effet de l’anodisation de l’alliage 2618-T851 sur sa tenue en fatigue et de déterminer l’impact de la nature du chargement. Dans un premier temps, des essais de fatigue uniaxiale en traction et torsion ont été effectués sur des éprouvettes à l’état brut présentant différentes rugosités de surface et sous différents rapports de contrainte. Il a été constaté que la rugosité de surface n’avait aucun effet quelle que soit la nature du chargement. En revanche, une contrainte moyenne normale ou de cisaillement non nulle réduit la durée de vie en fatigue. Les essais effectués sur les éprouvettes décapées, anodisées, imprégnées et finalement colmatées ont montré qu’en traction, l’abattement de la durée de vie est dû principalement à l’étape d’oxydation anodique. Par contre, en torsion, la tenue en fatigue de l’alliage n’est pas sensible au processus d’anodisation.Ensuite, le matériau a été étudié en fatigue multiaxiale, en traction-torsion sous différents rapports de contrainte et différents angles de déphasage à l’état usiné et anodisé. Nous avons constaté que l’anodisation a un effet néfaste comme dans le cas de la traction pure et que le matériau n’est pas sensible au déphasage quel que soit le rapport d’amplitude de contrainte. L’alliage a été étudié sous chargements multiaxiaux intégrant la pression interne pour analyser le comportement en fatigue de l’alliage sous ce type de chargement. L’analyse des faciès de rupture a montré qu’en général, nous retrouvons un amorçage de fissures à partir de particules intermétalliques Al9FeNi avec la présence d’un site unique pour l’alliage à l’état brut d’usinage et un amorçage à partir de la couche d’oxyde avec la présence de multi-sites dans le cas des éprouvettes anodisées.Concernant les prévisions de la durée de vie, nous avons utilisé différentes approches de type plan critique (Morel, Fatemi-Socie, Findley, Kluger et Macha) pour prédire les durées de vie sous différentes combinaisons de chargement. Finalement, un modèle inspiré du modèle de Kluger a été proposéAnodized aluminum alloys are widely used in aircraft construction because of their mechanical properties, corrosion resistance and low density. However, the anodizing process often leads to a reduction in fatigue strength. In addition, the parts are generally subjected to multiaxial fatigue loadings in service. Therefore, it is necessary to study, not only the effect of the anodization, but also to correlate it to the nature of the loading.The objective of the thesis is to identify and characterize the different mechanisms involved in the anodizing effect of the alloy 2618-T851 on the fatigue strength and to determine the impact of the nature of the loading. On the one hand, uniaxial tensile and torsional fatigue tests have been carried out on specimens in the bare state with different surface roughness levels and under different stress ratios. It was found that the surface roughness had no effect whatever the nature of the loading. On the other hand, a non-zero normal mean stress or mean shear stress reduces fatigue life.The tests carried out on pickled, anodized, impregnated and finally sealed specimens showed that, in tension, the reduction in fatigue life is mainly due to the anodic oxidation step. On the other hand, in torsion, the fatigue strength of the alloy is not sensitive to the anodizing process. Then, the material was studied in multiaxial fatigue, tensile-torsion under different stress ratios and different phase angles in the machined and anodized state. We have found that anodizing has a detrimental effect as in the case of pure tension and that the material is not sensitive to phase angle whatever the stress amplitude ratio. The alloy has been studied under multiaxial loadings integrating the internal pressure to analyze the fatigue behavior of the alloy under this type of loading. Surface fracture analysis has shown that, in general, cracks initiated from Al9FeNi intermetallic particles with the presence of a single site for the alloy in the bare state and from the oxide layer with the presence of multi-sites in the case of anodized specimens. For life-time predictions, we have used different critical-plane approaches (Morel, Fatemi-Socie, Findley, Kluger and Macha) to predict fatigue life under different loading combinations. Finally, a model inspired by the Kluger model has been proposed
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Braisaz-Latille, Paul. "Suivi et prédiction de l’initiation de l’endommagement et de la durée de vie en fatigue dans un matériau composite tissé présentant un défaut artificiel de fabrication par le biais d’une approche hybride." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/11901.
Анотація:
Ce projet de maîtrise met en avant une étude du suivi et de la prédiction de l’endommagement dans des structures composites à fibres de carbone tissées soumises à des efforts de fatigue tension-tension par le biais de deux méthodes de détection non-destructives que sont l’émission acoustique (AE) et la corrélation d’image (DIC). L’émission acoustique se présente comme une méthode unique permettant le suivi en continu des phénomènes microscopiques d’endommagement apparaissant dans le matériau, alors que la corrélation d’image permet un accès en temps réel au champ de déformation et par conséquent aux effets macroscopiques de cet endommagement sur les propriétés du matériau. Le croisement des résultats obtenus à partir de ces deux méthodes améliore la fiabilité et la validité des hypothèses réalisées. L’approche utilisée permet d’établir des courbes de durée de vie du matériau prenant en compte la propagation du défaut artificiel intégré et propose un modèle d’endommagement dans la lignée des modèles phénoménologiques existants.
Dans un premier temps, le contexte de l’étude est introduit ainsi que les objectifs détaillés de ce projet. L’importance d’établir des modèles de prédiction de durée de vie en fatigue pour les structures composites est mise en avant. La deuxième partie de ce rapport a pour but de réaliser un état de l’art exhaustif sur les différents domaines touchés par ce projet de recherche. On y retrouve une analyse des mécanismes d’endommagement se développant dans les matériaux composites unidirectionnels et tissés ainsi qu’une présentation des différentes méthodes de modélisation de l’endommagement ayant été développées. Les approches par éléments finis permettant de modéliser l’initiation et la propagation de fissures macroscopiques dans les composites sont ensuite présentées, avant de finalement proposer une revue du domaine de monitorage de l’état de santé des structures, et plus particulièrement l’émission acoustique et la corrélation d’image. Ensuite, le récapitulatif des travaux de recherche réalisés est illustré sous forme d’article dans la troisième partie. Des essais statiques de traction ont d’abord permis d’établir les gammes de charge à utiliser pour les essais de fatigue. Ces mêmes essais de fatigue tension-tension ont été menés à différents chargements à l’aide d’un suivi en continu par émission acoustique et corrélation d’image afin de mettre en évidence l’accumulation des mécanismes d’endommagement. Des courbes de durée de vie représentant l’apparition de ces différents mécanismes d’endommagement ainsi que la rupture totale ont pu être proposées. L’observation du paramètre mécanique de rigidité a finalement permis d’établir une approche de modélisation de l’endommagement par le biais d’une variable d’endommagement dans le lignée des modèles phénoménologiques existants.
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Braisaz-Latille, Paul. "Suivi et prédiction de l'initiation de l'endommagement et de la durée de vie en fatigue dans un matériau composite tissé présentant un défaut artificiel de fabrication par le biais d'une approche hybride." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/6612.
Анотація:
Ce projet de maîtrise met en avant une étude du suivi et de la prédiction de l’endommagement dans des structures composites à fibres de carbone tissées soumises à des efforts de fatigue tension-tension par le biais de deux méthodes de détection non-destructives que sont l’émission acoustique (AE) et la corrélation d’image (DIC). L’émission acoustique se présente comme une méthode unique permettant le suivi en continu des phénomènes microscopiques d’endommagement apparaissant dans le matériau, alors que la corrélation d’image permet un accès en temps réel au champ de déformation et par conséquent aux effets macroscopiques de cet endommagement sur les propriétés du matériau. Le croisement des résultats obtenus à partir de ces deux méthodes améliore la fiabilité et la validité des hypothèses réalisées. L’approche utilisée permet d’établir des courbes de durée de vie du matériau prenant en compte la propagation du défaut artificiel intégré et propose un modèle d’endommagement dans la lignée des modèles phénoménologiques existants.
Dans un premier temps, le contexte de l’étude est introduit ainsi que les objectifs détaillés de ce projet. L’importance d’établir des modèles de prédiction de durée de vie en fatigue pour les structures composites est mise en avant. La deuxième partie de ce rapport a pour but de réaliser un état de l’art exhaustif sur les différents domaines touchés par ce projet de recherche. On y retrouve une analyse des mécanismes d’endommagement se développant dans les matériaux composites unidirectionnels et tissés ainsi qu’une présentation des différentes méthodes de modélisation de l’endommagement ayant été développées. Les approches par éléments finis permettant de modéliser l’initiation et la propagation de fissures macroscopiques dans les composites sont ensuite présentées, avant de finalement proposer une revue du domaine de monitorage de l’état de santé des structures, et plus particulièrement l’émission acoustique et la corrélation d’image. Ensuite, le récapitulatif des travaux de recherche réalisés est illustré sous forme d’article dans la troisième partie. Des essais statiques de traction ont d’abord permis d’établir les gammes de charge à utiliser pour les essais de fatigue. Ces mêmes essais de fatigue tension-tension ont été menés à différents chargements à l’aide d’un suivi en continu par émission acoustique et corrélation d’image afin de mettre en évidence l’accumulation des mécanismes d’endommagement. Des courbes de durée de vie représentant l’apparition de ces différents mécanismes d’endommagement ainsi que la rupture totale ont pu être proposées. L’observation du paramètre mécanique de rigidité a finalement permis d’établir une approche de modélisation de l’endommagement par le biais d’une variable d’endommagement dans le lignée des modèles phénoménologiques existants.
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Bacila, Adriana. "Influence des effets de surcharges et de souscharges sur la propagation d'une fissure de fatigue : Modélisation et estimation de la durée de vie des éléments de construction mécanique." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2007/50376-2007-358.pdf.
Анотація:
L'objectif de la thèse est d'étudier la propagation d'une fissure en fatigue après l'application d'un cycle de surcharge suivi par un cycle de souscharge dans le but d'estimer la durée de vie pour les structures fissurées soumises à un chargement cyclique variable. La thèse se décompose en trois volets : une partie expérimentale, une partie numérique et une partie modélisation. La partie expérimentale a été menée sur un acier 12NC6 traité thermiquement pour faire varier sa limite d'élasticité afin d'étudier l'interaction des zones plastifiées en fond de fissure. Différentes configurations de chargement ont été effectuées dans le but d'isoler l'effet de la souscharge sur les différents paramètres du retard engendré par le cycle de surcharge: ad, Nd, (da/dN)min, et amin· Ces mesures ont montré que la souscharge réduit notablement l'effet de la surcharge et le gain en termes de durée de vie. Cet effet est directement lié à l'amplitude de la souscharge. La modélisation par éléments finis permet de calculer l'évolution des zones plastifiées, le profil des contraintes résiduelles ơyy, et de la fermeture de la fissure pendant la propagation, avant et après application du cycle surcharge-souscharge. Elle permet de corroborer les hypothèses faites sur les mécanismes de retard, et notamment celles proposées sur les contraintes résiduelles en fond de fissure. La modélisation proposée est basée sur la connaissance des zones plastifiées. Elle permet de décrire la vitesse de propagation de la fissure et d'estimer la durée de vie après un cycle de surcharge ou après un cycle de surcharge - souscharge. Le modèle proposé en en bon accord avec les résultats expérimentaux.
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Khelif, Rabia. "Analyse de la rupture et évaluation de la durée de vie basée sur la fiabilité des tubes en polyéthylène pour le transport du gaz." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718327.
Анотація:
L'objectif de la première partie de cette recherche est de mettre en relief les lois statistiques qui s'adaptent à la rupture par fatigue des canalisations de transport de gaz en polyéthylène. Les résultats indiquent qu'il est recommandé d'utiliser la distribution de Weibull à deux paramètres pour l'évaluation de la fiabilité de ces canalisations pour la phase conception vu leur l'aspect conservateur. La seconde partie est une nouvelle contribution pour l'analyse des résultats de fissuration par fatigue dans ces tubes en termes de paramètres énergétiques basés sur le travail irréversible et la vitesse de propagation. La transition de fragile à ductile est ainsi décrite par des énergies critiques obtenues pour différentes charges de fatigue. Enfin, la fiabilité et l'optimisation de la maintenance des pipes en polyéthylène sont approchées par l'étude de l'effet de la température et de la pression sur la probabilité de défaillance. Il en ressort que l'effet des incertitudes relatives à la température et au modèle de durée de vie est plus important que les fluctuations de la pression du gaz et la géométrie, alors que le remplacement groupé des tronçons usés est bien justifié à partir de la vie de service et des coûts correspondants
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Saintier, Nicolas. "Fatigue multiaxiale dans un élastomère de type NR : mécanismes d'endommagement et critère local d'amorçage de fissure." Phd thesis, Paris, ENMP, 2001. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00397910.
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Ferrier, Emmanuel. "Comportement de l'interface composite-béton sous des sollicitations de fluage thermo-stimulé et en fatigue oligocyclique : application au calcul prévisionnel de la durabilité de poutres BA renforcées." Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10313.
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Le, Jolu Thomas. "Étude de l'influence des défauts de soudage sur le comportement plastique et la durée de vie en fatigue de soudures par friction-malaxage d'un alliage Al-Cu-Li." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00719638.
Анотація:
Dans un but de réduction de poids des avions, un alliage Al-Cu-Li (2198-T8) assemblé par friction-malaxage est envisagé par les avionneurs pour des applications de type fuselage et intrados de l'aile. L'objectif de cette étude est de déterminer le comportement en fatigue des soudures par friction-malaxage et l'influence de certains défauts de soudage pour une durée de vie de l'ordre de 105 cycles. Pour cela le matériau de base, des soudures réalisées pleine tôle (sans défaut), des soudures contenant un résidu de plan de joint (dû à la couche d'oxydes initialement présente sur les chants des tôles avant soudage), un "kissing bond" (dû à un manque de pénétration de l'outil) et un "GAP" (correspondant à un défaut d'accolement des tôles) ont été testés. Pour la durée de vie visée, les soudures sont déformées plastiquement durant la première moitié du premier cycle. Le comportement en traction monotone des soudures n'a montré aucune influence significative des défauts de soudage sur les propriétés des soudures, bien que le kissing bond et le GAP soient le site d'amorçage de la rupture. Des essais de traction in situ au MEB ont permis de déterminer une contrainte seuil au-delà de laquelle on observe l'ouverture du kissing bond. L'étude du comportement en traction des soudures a été complétée par une simulation 3D par éléments finis. Les courbes de Wöhler ont montré que le résidu de plan de joint n'engendrait pas de baisse significative de la durée de vie des soudures, alors que le kissing bond et le GAP conduisaient à une réduction de l'ordre de 17% et 28% respectivement sur la contrainte à 105 cycles. L'étude des mécanismes d'amorçage a révélé que ces deux défauts étaient site d'amorçage de fissures de fatigue uniquement au-delà d'une contrainte seuil. Dans ces cas, la phase d'amorçage était réduite à l'ouverture du défaut durant la première moitié du premier cycle. La rupture finale des soudures a été étudiée au travers d'essais de déchirure ductile montrant une évolution de la nocivité des défauts similaire à celle révélée par les courbes de Wöhler.
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Dorvaux, Mariette Moevus. "Mécanismes d'endommagement, émission acoustique et durées de vie en fatigue statique du composite SiCf/[Si-B-C] aux températures intermédiaires (<800 °C)." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0114/these.pdf.
Анотація:
Le composite SiCf/[Si-B-C], à fibres en carbure de silicium et à matrice auto-cicatrisante, a été développé par Snecma Propulsion Solide pour être utilisé à haute température et en milieux corrosifs. Actuellement, les applications visées dans le domaine de l’aéronautique civile requièrent des durées de vie de l’ordre de 20 000 h, ce qui dépasse les durées d’expérimentation envisageables. De nouvelles méthodes sont donc nécessaires pour faire des prévisions de durées de vie de ces matériaux et valider leur utilisation sur le long terme. Ce travail vise à déterminer quels sont les mécanismes d’endommagement contrôlant la durée de vie du composite aux températures intermédiaires (<800°C), et à mesurer les cinétiques de ces mécanismes pendant les essais de fatigue statique. Pour cela, la technique de l’émission acoustique (EA) a été utilisée. Une procédure de classification des signaux d’EA a été développée, de manière à différencier les signaux provenant de différents mécanismes (fissuration matricielle, décohésion interfaciale, ruptures de fibres). Cette méthodologie a été mise au point sur des matériaux modèles de plus en plus complexes : mèches de fibres, minicomposites, monostrates. Elle a ensuite été utilisée et validée pour le matériau composited’architecture industrielle sollicité à température ambiante. Des essais de fatigue statique ont ensuite été réalisés entre 450°C et 750°C dans le but de déterminer des durées de vie courtes (< 1000 h), de tracer un diagramme de durées de vie et d’analyser le processus de dégradation à chaud. Plusieurs indicateurs de l’endommagement ont été enregistrés en temps réel : la déformation, le module d’élasticité (mesuré à partir des boucles d’hystérésis des cycles de charge-décharge), le nombre de signaux d’EA enregistrés. Un critère simple basé sur l’activité acoustique a été mis en évidence, il permet de détecter environ la demi-vie d’une éprouvette en cours de sollicitation de fatigue statique. Ce critère pourrait permettre d’interrompre les essais avant la rupture tout en ayant une bonne estimation de la durée de vie restante de l’éprouvette. Cela est particulièrement intéressant dans le cas des essais de longue durée (< 5000 h), qui sont très coûteux mais nécessaires pour faire des prévisions de durées de vie très longues (20 000 h). La classification des données d’EA permet d’isoler les signaux provenant des ruptures de fibres, et donc de mesurer la cinétique de ces ruptures. La durée de vie étant contrôlée par la dégradation du renfort fibreux, cela ouvre des perspectives très intéressantes pour une modélisation de la dégradation du composite et de nouvelles méthodes de prévision de durées de vieThe SiC/[Si-B-C]] composite has been developed for specific applications under high temperatures and corrosive environments. The envisioned applications in civil aircraft engine is require very long lifetimes (20 000 h), which cannot be measured experimental y. New methods are thus necessary to predict lifetimes of this composite. This study aims at determining the damage mechanisms limiting the composite's lifetime at intermediate temperatures. The acoustic emission (AE) technique was used to measure the damage kinetics during Static fatigue experiments. A methodology for AE signals clustering has been developed, in order to separate the signals coming from different damage mechanisms: matrix cracking, interfacial deboning sliding fiber failure. This methodology was first drawn up with ae data recorded during experiments on model materials. Then it has been applied and validated in the case of the 3d composite tested at room temperature. Static fatigue experiments were performed at temperatures in the range [450•c-750•c], in order to Determine short lifetimes and to plot a lifetime diagram as a function of the applied stress. The Degradation mechanisms were analyzed. Several damage indicators were measured during the tests: The strain, the elastic modulus and the number of AE signals. A basic criterion has been proposed for Lifetime prediction: it is possible to detect minimum of the acoustic activity, during a static fatigue experiment, at nearly 60% of the time to failure. The AE signals of fiber failures have been successfully identified. The kinetics of fiber failures could be used to model the composite's degradation and to predict lifetimes
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Kanouni, Nassim. "Développement d'une méthodologie de surveillance basée sur l'émission acoustique pour la détermination de la durée de vie en fatigue et l'initiation de propagation d'un dommage artificiel inséré dans un composite à renfort tissé." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/11902.
Анотація:
Ce travail présente une approche de prédiction de l’initiation de l’endommagement en fatigue
au sein d’un matériau composite à renfort tissé comportant un défaut artificiel entre ses
couches. Une technique de surveillance qui est l’émission acoustique est utilisée afin
d’enregistrer l’historique de l’endommagement que subit le matériau durant l’essai.
L’exploitation des données de l’émission acoustique va permettre de générer des courbes de
fatigue et d’établir un modèle de prédiction du début de l’endommagement autour du défaut.
Le mémoire va présenter dans son premier chapitre une vue globale sur les motivations et
objectifs ainsi que les défis soulevés par ce projet de recherche. On y expose aussi
l’importance d’avoir un modèle de prédiction de l’initiation en fatigue de l’endommagement
globalement et de la délamination plus particulièrement au sein d’un composite ayant un
défaut artificiel.
Le deuxième et le troisième chapitre constituent l’état de l’art du sujet contenant les outils et
informations utiles pour l’établissement de l’approche de prédiction. Le deuxième chapitre
contient des notions sur les modes d’endommagement en fatigue des composites tissés et sur
la mécanique de la rupture ainsi que les résultats des travaux de modélisation numérique par
Ansys APDL. L’émission acoustique (EA) est mise en avant dans le troisième chapitre
comme étant une technique de surveillance de l’état de santé des structures en
fonctionnement. Les différents aspects de l’émission acoustique y seront détaillés. D’abord,
les notions préliminaires de propagation des ondes de Lamb dans les plaques composites
minces seront traitées suivies des méthodes de traitement des données EA pour la séparation
entre les mécanismes de rupture. Ensuite, un paragraphe sera consacré pour la localisation des
sources d’endommagement générant des ondes d’émission acoustique. Les résultats et la
méthodologie utilisée pour la génération des courbes de dispersion du matériau testé seront
décrits aussi dans le troisième chapitre.
Les résultats des essais mécaniques réalisés, l’établissement des courbes de durée de vie en
fatigue et d’initiation de l’endommagement par émission acoustique et la méthode de filtrage
de données EA proposée, seront présentés sous forme d’un article scientifique dans le
quatrième chapitre. Le choix des capteurs EA ainsi que les différents essais de calibration du
dispositif feront l’objet du cinquième chapitre.
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Osman, Thaer. "Simulation de l'usure et d'avaries sur des dentures d'engrenages cylindriques : Influence sur le comportement statique et dynamique de transmission par engrenages." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00760062.
Анотація:
Les systèmes de transmission par engrenages sont largement utilisés pour transmettre de la puissance et adapter les vitesses de rotation entre organes moteurs et récepteurs. Dans ce contexte, les engrenages sont fréquemment les organes parmi les plus sensibles de la chaîne cinématique et peuvent être soumis à un grand nombre d'avaries (fatigue de contact, fatigue de flexion, usure...etc.) apparaissant lors du fonctionnement et dont les causes sont multiples. L'objectif de ce travail est, d'une part, de simuler l'usure abrasive et la fatigue de contact conduisant à de l'écaillage (pitting) et, d'autre part, d'analyser les interactions entre ces avaries et le comportement statique et dynamique de transmission par engrenages. A cette fin, un modèle dynamique tridimensionnel d'engrenages de fortes largeurs est couplé à des modèles d'usure et d'avaries de contact. L'usure est simulée en s'appuyant sur le modèle d'Archard modifié afin de tenir compte de l'influence du régime de lubrification. Les usures obtenues après un certain nombre de cycles de chargement sont considérées comme des écarts initiaux additionnels par rapport à la géométrie idéale du flanc de denture. Les phénomènes de fatigue de contact par pitting sont analysés en deux étapes; a) une période d'initiation de fissure simulée en s'appuyant sur plusieurs critères de fatigue multiaxiaux et b) une phase de propagation de fissure traitée par la mécanique linéaire élastique de la rupture. Les sollicitations dynamiques fournies par le modèle dynamique d'engrenages sont utilisées comme données d'entrée pour la simulation des périodes d'initiation puis de propagation. Un grand nombre d'exemples d'application sont présentés et les interactions entre comportement dynamique, usure et fatigue sur des engrenages cylindriques sont analysées.