Etude expérimentale et simulation numérique de propagation de fissures dans un acier inoxydable martensitique durci par précipitation sous conditions représentatives en termes de température, spectre de chargement et vieillissement

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Aboumou, Loïc Dimithe
Copyright Year	2017
Abstract	Reliant le moteur a turboreacteur a la voilure de l’avion, le mât-reacteur est une veritable « piece maitresse » de l’avion. En effet, il transmet tous les efforts de l’avion au moteur. Il est soumis a des variations de temperatures allant de -40°C en croisiere a290°C voir 400°C lors des phases de decollage. En plus, le mât-reacteur est a la merci de contraintes vibratoires tres elevees qui,n’etant pas correctement maitrisees lors des analyses en tolerances aux dommages, peuvent conduire a la ruine de l’appareil. Entre290°C et 400°C, la martensite constitutive des composants en acier inoxydable martensitique durci par precipitation (15-5PH) du mât-reacteur, subit donc un vieillissement par transformation microstructurale. Ce vieillissement a un impact considerable sur les proprietes mecaniques, a savoir a une augmentation de la limite d’elasticite et de la contrainte a rupture aux depens d’une reduction drastique de la tenacite et la ductilite. Afin de completer la caracterisation des effets du vieillissement sur les proprietes mecaniques tout en considerant que ces structures sont dimensionnees suivant un principe de tolerance aux dommages, l’objectif de ce travail est d’etudier la resistance a la fissuration par fatigue de cet acier en fonction du vieillissement et de la temperature d’essai. La demarche adoptee repose sur une connaissance des comportements monotone et cyclique pour analyser les mecanismes en fissuration. Des essais de comportement cyclique ont ainsi ete effectues a la temperature ambiante et a 300°C a differents niveaux de deformation imposes, sur l’acier 15-5PH dans son etat de reception, puis pour des conditions vieillissement realisees entre 300°C et 400°C et des temps d’exposition allant jusqu’a 10 000h. Les resultats obtenus mettent en evidence l’absence d’influence du vieillissement sur l’ecrouissage cyclique de l’acier 15-5PH, aussi bien a temperature ambiant qu’a 300°C. Pour la plage de valeurs de ΔK balayee, le comportement en fissuration de l’acier 15-5PH sous amplitude de chargement constante n’est pas modifie par le vieillissement.Cependant, l’etendue du domaine stable de propagation est quant a elle reduite en fonction du degre de vieillissement a temperature ambiante. Cette reduction est due a la chute de tenacite du materiau avec le vieillissement. Les surfaces de rupture sont majoritairement transgranulaires pour toutes les conditions examinees. Toutefois, les regions proches de la rupture finale de certains etats vieillis presentent des ilots de rupture statique a la temperature ambiante. Ces ilots sont inexistants a 300°C. Par ailleurs, sous l’effet de surcharges repetees, un effet retard sur la vitesse de fissuration a ete mis en evidence. Ce retard est fonction a la fois du taux de surcharge, de la periode de surcharge, du nombre de surcharge et du rapport de charge du chargement de base, mais est insensible au vieillissement. Par ailleurs, on denote une fois de plus, une reduction de l’etendue du domaine de propagation stable a temperature ambiante. Des simulations de la propagation des fissures sous amplitude de chargement variable ont ete effectuees a l’aide du modele incremental de previsions de durees de vie en fissuration developpe au LMT-Cachan. Les resultats issus de ce modele ont ensuite fait l’objet d’une comparaison avec le modele PREFFAS utilise chez AIRBUS. Le modele incremental rend bien compte de certains effets de surcharges repetees. Il se revele en outre moins conservatif que le modele PREFFAS. Une methodologie de prise en compte dans le modele incremental des effets de vieillissement fondee sur une equivalence temps/temperature de type Hollomon-Jaffe est enfin proposee.
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Language	English
Access Restriction	Open
Content Type	Text
Resource Type	Article