b Faibles contraintes






 


  
  






Figure IV.17: a) Profil de la déformation de Green-Lagrange suivant l’axex le long de l’axe pointillé jaune défini

sur la figure IV.16 pour l’essai CM1-NB-180MPa (1) avant rupture finale de l’éprouvette - b) Evolution au cours de l’essai de la déformation de Green-Lagrange locale (points roses figure IV.16) suivant l’axex pour les

3 CMs non-brasées .

Pour de telles contraintes de fatigue appliquées (Σe > 1), la fissuration, localisée à l’inter-section des BGPs, se traduit par une rupture immédiate de l’éprouvette sans aucun signe de propagation stable de la fissure de fatigue et ce, quelle que soit la CM. La figure IV.18, qui présente le faciès de rupture d’une éprouvette CM1 non brasée cyclée à 180MPa (ΣR = 0,93 et Σe= 1,05) confirme ces observations. En effet, le faciès observé correspond à une rupture à plat intégralement ductile.

IV.2.2.b Faibles contraintes

Lorsque la contrainte de fatigue appliquée diminue (Σe≤ 1), le comportement en fatigue des

CMs non brasées évolue fortement. L’essai CM0-NB (2) est représentatif d’une telle évolution.

i - Données issues de la corrélation d’images :

A la différence des essais réalisés à plus haute contrainte (Σe > 1), le phénomène d’accom-modation caractérisé par la présence de BGPs, source de la fissuration, n’est plus observable. A contrario, le phénomène de propagation stable des fissures de fatigue est aisément identifiable et quantifiable via les données de corrélation d’images (figure IV.19). Amorçant systématiquement en bord d’éprouvette, la présence des fissures s’accompagne d’une part, d’une augmentation locale de la déformation en tête de fissure et d’autre part, de la formation de bandes de déformation orientées à 60° par rapport à l’axe de sollicitation. Ces bandes sont induites par la fissure (et non l’inverse comme pour les BGPs à plus haute contrainte appliquée) et traduisent une localisation de la plus grande contrainte maximale selon un angle d’environ 60° par rapport

Chapitre IV. Mécanismes d’endommagement en fatigue




Figure IV.18: Faciès de rupture d’une CM1 non brasée cyclée à 180MPa (ΣR= 0,93 etΣe= 1,05) qui met en évidence une rupture ductile de l’éprouvette.

au plan de propagation de la fissure de fatigue [134] . En ces points, la contrainte principale est quasiment orthogonale au plan de la fissure principale, soit suivant l’axe de sollicitation.

Alors que les BGPs observées dans les essais à forte contrainte sont le lieu d’une augmenta-tion progressive de la déformaaugmenta-tion dès les premiers 40% de la durée de vie, la figure IV.19-c met en évidence une localisation très tardive de la déformation lorsque la contrainte appliquée est plus faible. Celle-ci ne devient en effet significative (> 1%) que dans le dernier pourcent de la durée de vie de l’éprouvette. La courbe d’erreur résiduelle associée présente un comportement analogue, avec une valeur constante de l’ordre de 1% tout au long de l’essai. L’augmentation importante de ce paramètre dans les derniers 0,25% de la durée de vie renseigne sur la présence d’une fissure de fatigue à l’endroit analysé.

ii - Etude des faciès de rupture :

A de tels niveaux de contraintes appliquées (Σe ≤ 1), les faciès de rupture se caractérisent

par l’existence de trois zones distinctes (figure IV.20-a) :

– une zone de propagation stable située en bord d’éprouvette, – une zone de propagation mixte,

– une zone de rupture brutale.

La présence d’une phase de propagation stable a été observée quelle que soit la CM considérée, avec une zone d’amorçage systématiquement localisée en bord d’éprouvette (figure IV.20). La longueur de cette zone de propagation est d’autant plus courte que la contrainte appliquée est importante. Les figures IV.21-a et b témoignent d’une probable sensibilité de la fissure de fatigue à la microstructure du matériau et plus spécifiquement aux joints de grains. Ceux-ci semblent en effet responsables de déviations multiples de la fissure ; déviations qui apparaissent comme des "marches" sur le faciès de rupture (cf. fi-gure III.4 relative à la microstructure des matières non brasées). La similitude dimensionnelle entre ces "marches" et les grains mis en en évidence dans le chapitre III conforte cette hypothèse.

Chapitre IV. Mécanismes d’endommagement en fatigue 







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Figure IV.19: Essai CM0-NB (2) - Champ de déformation x (a) et carte d’erreur résiduelle (b) juste avant rupture brutale de l’éprouvette de fatigue - Formation de bandes de déformation orientées à 60° par rapport à l’axe de sollicitation - (c) Courbe d’évolution de la déformationxet de l’erreur résiduelle associée au lieu de la fissuration en fonction de la durée de vie normalisée.

Chapitre IV. Mécanismes d’endommagement en fatigue 
  
 




  




Figure IV.20: Vue schématique des faciès de rupture observé dans le cas de CMs non brasées

Les conditions de contraintes planes induisent de plus l’existence d’une zone de propagation mixte significative d’un travail plastique en tête de fissure d’autant plus important que la contrainte dans le ligament augmente. Cette zone mixte se caractérise par la coexistence de stries de fatigue en "chevron" (figures IV.21-c et d, et IV.22) et de cupules, avec une augmentation de la distance inter-stries, synonyme d’une vitesse de propagation croissante ainsi que d’une augmentation du nombre de cupules lorsque l’on s’approche de la zone de rupture brutale. Une telle plasticité en front de fissure est à rapprocher d’un impor-tant travail de striction, couplé à des mécanismes d’endommagement ductile du matériau comme précédemment évoqué dans les alliages 6000. La figure IV.22 met clairement en évidence la présence quasi systématique d’intermétalliques au niveau des cupules. La zone de rupture brutale est quant à elle identique à ce qui a été observé pour un rapport Σesupérieur à 1.