-Note CEA-N ESSAIS DE DEFORMATION PROGRESSIVE DU CUIVRE A1 A LA TEMPERATURE DE 250 C. par

-Note CEA-N-2435 -

Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay

Institut de Recherche Technologique et de Développement Industriel Division d'Etude et de Développement des Réacteurs

Département des Etudes Mécaniques et Thermiques

ESSAIS DE DEFORMATION PROGRESSIVE DU CUIVRE A1 A LA TEMPERATURE DE 250°C

par

Gérard CLEMENT, Pierre COUSSERAN, Jacques LEBEY, André TREMBLAIS

-Avrill985-

NOTE CEA-N-2435- Gérard CLEMENT- Pierre COUSSERAN- Jacques LEBEY- André TREMBLAIS

ESSAIS DE DEFORMATION PROGRESSIVE DU CUIVRE Al A LA TEMPERATURE DE 250°C.

Sommaire. - L'étude expérimentale de la déformation progressive a fait l'objet de plusieurs notes CEA concernant des essais sur les aciers 304L, 316L et XC18 à différentes températures.

Plusieurs essais ont été effectués dans un domaine de température où les matériaux sont sujets au fluage (essai 316L à 20°C et 650°C). Les essais ont quelquefois abouti à la rupture précédée de déformations importantes.

On rapporte ici les résultats des essais réalisés sur un matériau pou- vant présenter une rupture fragile différée par fluage après d'assez

f~ibles durées d'application de la charge. Le matériau est du cuivre commercialement pur et les essais ont été effectués à la température de 25 0 oc.

Les résultats observés sont en bon accord avec une règle pratique./ ...

NOTE CEA-N-2435- Gérard CLEMENT- Pierre COUSSERAN- Jacques LEBEY- André TREMBLAIS

RATCHETING TESTS ON COPPER GRADE Al AT 250°C,

Summary. - Experimental studies on ratcheting have been reported in severa! notes CEA on 304L, 316L, XC18 steels at different tempera- tures.

Several tests have been made in a temperature range where they are subject to creep (316L at 20°C and 316L at 650°C). Testing has sorne- times ended in rupture, this was preceded by large deformation.

In this note, results of tests performed on materials showing poten- tial creep-induced delayed brittle fracture following short-time load application are given. The material is a commercial grade of pure copper at 250°C,

Results are in good accordance with a practical rule for evaluation of the progressive distorsion based on the use of an effective stress

1985 55 p.

Commissariat à l'Energie Atomique - France.

determined from delayed brittle fracture curve of the material.

1985 55 p.

Commissariat à l'Energie Atomique - France.

I - INTRODUCTION

II - CARACTERISTIQUES DES EPROUVETTES II.1 -Dimensions

II. 2 - Matériau

III - DEFINITION DES CHARGEMENTS

III.1 -Contraintes primaires et secondaires III.2 - Contrainte primaire efficace Peff

III.3 - Moments et déformations plastiques en torsion III.4 - Définition des déformations

IV - ESSAIS

IV.1 - Principe du dispositif d'essais IV."2 - Mode opératoire

IV.3 -Conditions d'essai IV.3.1 - 1ère série IV.3.2 - 2ème série V - RESULTATS

V.1 -Déformations cumulées V.1.1 -1ère série v.1.2- 2ème série V.2 - Moments de torsion V.2.1 - 1ère série V.2.2 - 2ème série

VI.2 Valeurs de la contrainte primaire efficace Peff

VI.3 - Détermination du taux de secondarité SQ et de l'index d'efficacité V

VII - FAC-SIMILES D'ENREGISTREMENTS VIII - CONCLUSION

REFERENCES

ANNEXE 1 (Figures A1 à A13)

I - INTRODUCTION

Un nombre important d'essais de traction-torsion cy- clique sur des matériaux tels que l'acier inoxydable 304L,

316L, ICL 167, l'acier au carbone XC18, à la température

ambiante, à 300 et 650°C [1 à 7] a permis d'établir une règle de conception et un diagramme d'efficacité directement utilisa- ble dans un calcul prenant en compte le risque de déformation progressive avec ou sans fluage [8].

Cette règle de conception introduit une notion de con- trainte primaire efficace (Peff) qui résulte d'une traduction de déformation en contrainte et peut se définir ainsi :

- C'est une contrainte primaire fictive Peff (proportionnelle à la contrainte primaire P réellement appliquée) •

- Pour une même durée d'application elle donne la même déforma- tion que le chargement réellement appliqué constitué d'une contrainte primaire P et d'une contrainte secondaire cyclique

(range LlQ) •

Dans cette règle la valeur de Peff étant obtenue à partir des courbes de traction monotone ou de fluage, i l a paru

intéressant d'utiliser une autre méthode (détermination de Peff selon le temps conduisant à la rupture) • Pour cela il a été choisi un matériau qui, sous chargement primaire constant, est sujet à une rupture différée dans un laps de temps relativement court, c'est le cas du cuivre électrolytique à une température voisine de 250°C. Cette rupture n'étant pas précédée d'allonge- ments trop importants, ne peut être assimilée ^à une instabilité.

Par cette dernière méthode la contrainte primaire effi- cace Peff d'un essai de déformation progressive (traction + torsion) de durée t à rupture est égale à la contrainte de traction qui, appliquée seule, provoque la rupture de l'éprou- vette dans le même temps t.

Six essais ont été effectués avec des chargements pri- maires et secondaires différents pour chacun des essais ; seul

le temps de maintien du chargement secondaire, avant inversion du sens de rotation, était constant et égal à 30 secondes pour tous les essais.

Cette première campagne a été complétée par 8 essais dont l'objectif était d'étudier, à chargement secondaire cons- tant

l'effet de l'intensité du chargement primaire, - l'effet du temps de maintien.

On a choisi, comme valeur du chargement secondaire constant, celle de l'essai n° 4 de la 1ère série. Les différen- tes valeurs des chargements primaires des nouveaux essais enca- drent celle de l'essai n° 4.

Tous ces nouveaux essais ont été conduits jusqu'à rup- ture des éprouvettes.

II - CARACTERISTIQUES DES EPROUVETTES II.1 - Dimensions (figure 1)

Nominales

Partie utile ^~ 10/11 mm (ép. 0,5 mm) longueur 100 mm Section 16,49 mm^{2 •}

~~~~f~~~

:

Sections en mm^{2 •}

a) Traction seulement

Repère

2 3 5 6 7 8 9 11 13

éprouvette

Section 16,58 16,50 16, 15 16,32 16,46 16,34 16,27 16,42 16,42

b) Traction-torsion

(!) Repère

1 4 10 12 14 15

·.-1 éprouvette

1(1) ~ til

1-1 Section 16,44 16,32 16,51 16,51 16 '01 15,68

-

Q)

(!) Repère

16 17 18 19 22 23 24 25

·.-1

~ éprouvette

1(1) til

~ _Section 16,86 16,78 16,68 16,35 16,86 16,70 16,87 16,70

,(!) N

II.2 - Matériau

Nuance

Les éprouvettes sont usinées dans de la barre ronde de diamètre 20 mm en cuivre électrolytique : Cu/Al état écroui 3/4 dur suivant NF 53100.

Dans la méthode de calcul appliquée dans cette note la contrainte primaire efficace Peff est déterminée à partir de la courbe de rupture différée du matériau. A titre indicatif les.

caractéristiques mécaniques en traction monotone sont données dans la présente note.

a) Traction monotone

Les caractéristiques mécaniques sont les suivantes (moyenne de 3 essais pour chaque niveau de température)

Température Re0,2 Rm E G

*

A % (MPa) (MPa) (MPa) (MPa)

20°C 285,6 287,5 106.000 39.300 19 250°C 209,6 212,3 95.300 35.300 5

. *

^{G =} _{2 ( 1} ^E _+'\1) avec

v· =

^0,35

Les courbes de traction sont données figure 2a pour la température de 20QC et figure 2b pour la température de 250°C.

b) Rupture différée en chargement primaire seul

Les valeurs de rupture différée en fonction du temps de chargement sont données figure 3 et tableau 1 ci-après.

Repère Charge Contrainte Durée de Allongement

éprouvette F ^p chargement à rupture

(daN) (MPa) (h) e: %

2 325 196

<

... ^0,017

-

3 315 191 0,027 1

5 258 160 0,24 0,9

6 236 145 0,57 0,75

7 214 130 2,25 0,3

8 150 90 7,9 1

9 114 70 29,7 2,66

11 82 50

>

²³⁹

[*]

13 98,5 60 96 4,7

[*]

pas de rupture arrêt de l'essai à 239 h pour e:

=

^{4 %}

TABLEAU 1

Les allongements plastiques en fonction du temps sont donnés figure 4 en échelles décimale et semi-logarithmique.

III - DEFINITION DES CHARGEMENTS

III.1 -Contraintes primaires et secondaires

Les échantillons essayés sont des tubes minces qui sont soumis à une contrainte de traction axiale constante P. En outre

le tube est soumis à une torsion cyclique, les deux sections d'extrémité présentent de ce fait une rotation cyclique dont le range est un angle ~8. Cette dernière sollicitation conduit à des contraintes secondaires puisqu'uniquement dues à une défor- mation cyclique imposée.

L'un des intérêts de ce choix est l'obtention d'un champ uniforme de contrainte et de déformation. L'état de con- trainte et de déformation en un point est suffisant pour carac- tériser le phénomène. L'état de contrainte n'a d'ailleurs que deux composantes, une composante longitudinale ox

=

P et une composante de cisaillement T. Si cette dernière n'est pas con- nue la distorsion correspondante cyclique est imposée par le mécanisme. Suivant la pratique courante elle sera représentée par l'intensité de la contrainte élastique correspondante. En adoptant le critère de TRESCA, le range de cette intensité est

~Q

=

G -D ^~8 L

G module de cisaillement D diamèt.re

~

du tube mince longueur

L

III.2 - Contrainte primaire efficace Peff

Du fait de la contrainte secondaire cyclique, la durée de chargement conduisant à la rupture est plus faible que celle que l'on obtient sous l'effet de la contrainte primaire agissant seule. On introduit donc la notion de contrainte primaire effi- cace qui conduit à la rupture en traction seule dans le même temps que la réunion de la contrainte primaire réellement appli- quée et du cyclage d'une contrainte secondaire (traction +

torsion cyclique).

III.3 - Moments et déformations plastiques en torsion Durant les essais, les allongements et les moments de torsion sont enregistrés en fonction de l'angle imposé en tor- sion (voir schémas 1 et 2 ci-après) •

Allongement du a la mise sous char '

pr_imaire ·

-=::::--.

....-- -

e•range

~%

Allon.P.ement pendant l'arrët du mouvement de torsion (temporisation)

Schéma 1 DEFORMATIONS

~

>-_u

...

ge ment

+Mt₁

Bet.axattcn ciJrart

la Temporisation

.Q c

-1

·~ ...

-

~

Schéma 2

MOMENTS DE TORSION

g x ... ...

L

Les enregistrements moments/angle permettent de con- naitre le moment de torsion maximal Mtr max, immédiatement à la fin du mouvement de torsion.

On peut introduire un moment réduit mr qui est le rap- port entre le moment mesuré Mtr et le moment calculé pour une contrainte égale à la limite d'élasticité du matériau à la tempé- rature d'essai. On a :

Mtr mesuré

mr = Mt calculé = Mtr

avec Re= 209,6 MPa et 2Tir2eRe = 181,5 cm.daN

III.4 - Définition des déformations

En fin d'application du chargement primaire sur l'é- prouvette, la déformation initiale longitudinale ~i est mesurée.

La déformation longitudinale initiale ~i est la somme :

-de la déformation de la partie calibrée de l'éprouvette,

- des déformations parasites (embouts des éprouvettes, déflexion de la machine) .

Pendant l'essai, l'éprouvette subissant en plus un chargement secondaire, la déformation totale longitudinale ~t

est mesurée à tout moment.

La déformation totale ~t est la déformation mesurée à N cycles.

La déformation cumulée ~r obtenue par l'effet de ro- chet est la différence entre la déformation totale mesurée et

la déform~tion initiale mesurée

~r

=

^~t - ~i

La déformation à N cycles présentée dans les tableaux de résul- tats, est la déformation cumulée ~r ramenée à la longueur utile de l'éprouvette. Cette déformation cumulée relative est appelée

E: %. ;

IV - ESSAIS

IV.1 - Principe du dispositif d'essai (figure 5) Le principe retenu est le suivant : une éprouvette tubulaire mince (tube

0

10x11) est soumise à un chargement axial constant dans le temps (contrainte primaire), auquel on superpose un chargement cyclique en torsion, à déformation impo- sée (contrainte secondaire) •

L'emploi de tubes minces présente deux avantages : - les contraintes peuvent être considérées comme constantes

dans toute la section utile de l'éprouvette, l'épaisseur étant faible devant le rayon,

- les contraintes sont aisément calculables, le chargement se- condaire ne modifiant pas la géométrie de l'éprouvette.

Le chargement primaire axial est obtenu par des poids suspendus à l'éprouvette ; celle-ci, à son extrémité supérieure, est encastrée au bâti de la machine par l'intermédiaire de 2 capteurs de forces (mesure du couple) .

L'extrémité inférieure de l'éprouvette peut coulisser librement, suivant l'axe longitudinal, à l'intérieur d'un pla- teau tournant actionné par un mécanisme simple (système vis/

écrou) à commande motorisée.

Le chauffage de l'éprouvette est assuré aux extrémités de celle-ci par deux colliers chauffants et en partie centrale un débit réglable d'air chaud limite le gradient de température le long de l'éprouvette.

IV.2 -Mode opératoire

1° -Application de P seul (chargement primaire). Durée de mise en charge 30 à 60 secondes. Puis maintien du chargement primaire seul durant un temps t donné tableau 2.

2° - En fin de temps t, application du chargement de torsion ~Q.

Maintien du chargement secondaire à chaque 1/2 cycle du- rant le temps de maintien désiré.

IV.3 - Conditions des essais IV.3.1 - 1ère série

Tous ces essais ont été réalisés à 250°C.

Les conditions des essais de cette série sont données tableau 2.

Chargement primaire Chargement secondaire Repère

Durée 6.Q* **

éprouvette F p

P/Re 6.Q/Re Nombre

(daN) (MPa) t (MPa) cycles

(h)

1 199,5 121 '4 0,58 0,3 345 1 '65 31 4 51' 5 31 ,6 0' 15 0' 1 582 2,78 230 10 17,9 10,9 0,05 0,3 869 4' 15 300 12 80 48,5 0,23 0,2 364 1,74 450 14 25,9 16,2 0,08 0, 15 647 3,09 530 15 126,6 80,8 0,39 0,1 80,8 0,39 788

TABLEAU 2

*

Pour un angle de 1° 6.Q

=

64,69 MPa

=

0,3086 Re (Re

=

209,6 MPa)

**

Début de la striction ou de la rupture.

IV.3.2 - 2ème série

Tous ces essais sont effectués à 250°C.

Durée (h) 0,88 7,88 12,25 13,2 19 18,13

Le tableau 3 ci-après donne les conditions de réalisa- tion (le temps de maintien du chargement secondaire à chaque demi-cycle, la durée totale de l'essai, le nombre de cycles exécutés) des essais de cette série. L'essai n° 4 est redonné à titre de référence.

CHARGEMENT PRIMAIRE CHARGEMENT SECONDAIRE Durée

Repère de

tm ^p Durée t:.Q Nb re

éprouvette ^F l'essai

P/Re t:.Q/Re

*

(s) (daN) (MPa) t (h) (MPa) cycles (h) 4 30 51' 5 31 ,6 0,15 0,1 582 2,78 230 7,88 16 10 53 31,6 0' 15 0,25 582 2,78 400 7,58 17 60 53 31,6 0,15 0,17 582 2,78 410 18,83 18 10 25 15,0 0,07 0,25 582 2,78 1271 23,84 19 60 25 15,0 0,07 0,22 582 2,78 625 28,54 22 10 8,9* 5,3 0,025

-

^{582 2,78 2180} 41 '33 23 60 9,9* 5,3 0,025

-

^{582 2,78 4840 221 ,21}

24 10 76 45 0,21 0,22 582 2,78 132 2,43 25 60 76 45 0,21

o,

12 582 2,78 219 10,00

TABLEAU 3

Dans ces essais, la constitution de la machine ne permet pas d'avoir un chargement axial nul. Le poids minimum obligatoire- ment ap~liqué est de 8,9 daN.

V - RESULTATS

V.1 -Déformations cumulées V.1.1 -1ère série

Les résultats obtenus sous chargement combiné en trac- tion-torsion cyclique sont résumés figure 6a et indiqués figu- res 6b à 8b où sont portés les incréments d'allongement par cycle ÔE % et la déformation cumulée E %.

V.1.2- 2ème série

La figure 9a donne le nombre de cycles effectués en fonction du temps de maintien pour les rapports P/Re:0,025, 0,07, 0,15, 0,21.

Le tableau 4 donne les déformations cumulées € % pour les cycles 0,25 ; 5 ; 10 ; 50 ; 100 ; 250 ; 500 et à la fin de l'essai (la fin de l'essai étant la rupture de l'éprouvette).

La figure 9b donne la déformation en fonction du nom- bre de cycles pour la durée totale des essais.

La figure 10a donne la déformation en fonction du nom- bre de cycles (seulement jusqu'à 250 cycles).

La figure 10b donne la déformation en fonction du temps (seulement jusqu'à 500 minutes).

Repère ^€ % plastique

éprouvette P/Re Nombre de cycles

0,25 5 10 50 100 250 500 Fin essai

4 0' 15 0,07 0,31 0,45 1,04 1 ,64

~

²

16 0' 15 0,01 0,05 0,06 0' 12 0,21 0,70

~

⁶

17 0, 15 0,03 0, 10 0' 11 0,21 0,40 1 ,6 7

~

⁹

18 0,07 0,02 0,04 0,05 0,08 0' 12 0,24 0,65

~

²

19 0,07 0,01 0,04 0,05 0' 11 0, 19 0,58 1 '50

~

⁴

22 0,025

- ^- - ^{- -}

0,07 0,20

~

³

23 0,025 0,006 0,02 0,03 0,09

o,

13 0,25 0,66

~

²

24 0,~1 0,01 0,07 0' 11 0,44 0,92

~

²

25 0,21 0,04 0, 18 0,27 1 '06 2,40

~

³

TABLEAU 4

V.2 - Moments de torsion V.2.1 - 1ère série

Les valeurs du moment réduit (définition paragraphe III.3) sont pour tous les essais portées tableau 5 en fonction du nombre de cycles, pour la durée totale de l'essai figure 11a et jusqu'à 250 cycles figure 11b.

*

(f)

mr nombre de cycles

Repère max

P/Re b.Q/Re éprouvette

0,5 1 '5 5,5 10,5 20,5 40 100 500 fin essai 1 0,58 1 '65 0,53 0,57 0,58 0,58 0,56

- - -

^0,43

4 0,15 2,78 0,41 0,53 0,58 0,57 0,56 0,52 0,48

-

^0,40

10 0,052 4' 15 0,94 0,89 0,82 0, 77 0,71 0,67 0,58

-

^0,42

12 0,23 1 '74 0,25 0,34 0,41 0,43 0,44 0,44 0,43 0,36 14 0,077 3,09 0,83 0,82 0,75 0, 72 0,6 7 0,63 0,55 0,39 0,27 15 0,385 0,385 0' 16 0' 16 0, 16 0, 16 0' 16 0,16 0, 16 0, 16 0, 13

*

mr

=

Mtr (cm. daN) 181,5

TABLEAU 5 V.2.2 - 2ème série

Les valeurs des moments réduits de torsion mr en fonc- tion du nombre de cycles sont données dans le tableau 6 et les, figures 12 et 13.

mr

Repère P/Re Nombre de cycles

éprouvette

0,25 5 10 50 100 250 500 Fin essai

4 0,15 0,41 0,58 0,5 7 0,51 0,48

~

⁰

16 0' 15 0,76 0,74 0,72 0,63 0,58 0,49

~

⁰

17 0,15 0,79 0, 77 0,74 0,61 0,55 0,46 4 4 0 , / .

~· 0,11

18 0,07 0, 77 0,75 0,73 0,65 0,59 0,50 0,43

~

⁶

19 0,07 0,82 0,79 0,76 0,64 0,57 0,47 0,40

~

³

22 0,025 0,74 0,74 0,73 0,64 0,59 0,49 0,42

~

⁷

23 0,025 0,70 0,70 0,68 0,57 0,51 0,43 0,36

~

⁹

24 0,21 0, 77 0,75 0,70 0,60 0,54

~

⁰

25 0,21 0,62 0,62 0,60 0,53 0,49

~

⁶

TABLEAU 6

VI - APPLICATION A LA METHODE D'ANALYSE

Cette méthode a fait l'objet de notes détaillées [8], [9], [10]. Seule la méthode de dépouillement des résultats expérimentaux sera rappelée ici.

VI.1 -Méthode de dépouillement

La contrainte primaire efficace ayant été définie dans le sous-paragraphe III.2, le dépouillement complet d'un essai se fait de la façon suivante :

(1) la valeur de P eff est notée.

( 2) calcul du taux de secondarité SQ défini par SQ

=

^6.Q/P

(3) calcul de l'index d'efficacité

v

V

=

P/Peff

(4) inscription du point représentatif de l'essai dans le dia- gramme d'efficacité tracé dans le repère SQ - V.

(5) recommencer la procédure pour d'autres essais.

Il faut cependant noter que l'emploi d'une contrainte primaire efficace est justifié lorsque le nombre de cycles est au moins égal ^à quelques dizaines.

VI.2 - Valeurs de la contrainte primaire efficace Peff La contrainte primaire efficace Peff est déterminée à partir de la courbe à rupture obtenue avec des essais en charge- ment primaire seul. (Cette courbe a été définie dans le sous- paragraphe II.2.b). La durée totale de l'essai permet de déter- miner Peff" Les valeurs sont obtenues à partir de la figure 14a pour la 1ère série d'essais et 14b pour la 2ème série d'essais.

L'ensemble des résultats des 2 séries d'essais est donné dans le tableau 7.

Nota Dans la 1ère série d'essais, Peff déterminé à partir de la durée totale de l'essai (primaire seul + primaire et secondaire) est (sauf pour l'essai 1 où Peff

=

134 MPa) peu différent des résultats obtenus en prenant en compte

seulement la durée des cyclages (primaire et secondaire).

VI.3 Détermination du taux de secondarité SQ et de l'index d'efficacité V

La détermination de SQ pour chaque essai est faite suivant la méthode de dépouillement du sous-paragraphe VI.1 SQ

=

b.Q/P.

La détermination de V est faite de la même manière V

=

P/Peff"

Toutes ces valeurs connues (1ère série et sont portées sur le tableau 7. Les valeurs de V et série et 2ème série) sont portées sur le diagramme figure 15.

2ème série) SQ (1ère d'efficacité

ESSAIS CUIVRE ELECT CU/At TUBE OIAM tO/t tMM LONG tOOMM

CHARGEM(Nf AXIAl CONSTANT • TORSION AlfERNfE

TEMPERATURE 250 DEGRES

····•···•···•··•····•····••···

. . . . . . . .

RE MPA

CHAR PRIM MPA

DELTA • Q MPA

P/

RE

• OEL TAO N OURF.F t OliREF

/RE • CVCI ES • CVC:LE • MA fNT

MN MN

DUREE • OEF PLA•

• TOTALE • TOTALE •

H 0/0

PHF MPA

v SQ

...•...•...•...•..•...

: ... : ...

^~

... ^: ... ^: ... ^: ... ^: ... ^:

. . . . . . . .

1• 209 60• 121.40* 34S.OO•

•' ^{0.58• t 65• Jt oo• 4 88 ..}

o os• 0 50• t2 55• 0.85' 92.50• 0 12• 79 98•

0 23' ' 73• 450 oo• o.so• 0 53• 1 so•

14• 209 60* 16 20* 647.00• 0.08• 3 o9• 530 oo• ts• 0.50• _{0.88' 85 00' 0 19' 39 94*}

0.39• o. J9• 1ee oo• 0.50• 0.94' ' oo•

4• 209.6o• 3t 60• 582.00• o. t5• . 78• 230 oo• 2 06• 0 50• 7 88• 0.32'

0 17• sa• 0 Jt• 18 42'

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TABLEAU 7

VII - FAC SIMILES D'ENREGISTREMENTS

Des reproductions d'une partie des enregistrements d'essais (moments) en fonction de l'angle de torsion et du nom- bre de cycles sont données en annexe 1, figures A1 à A13.

VIII - CONCLUSION

Le tableau 8 donne pour chaque chargement primaire le nombre de cycles effectué en fonction du temps de maintien du chargement secondaire à chaque demi-cycle.

Nombre de cycles tm 60s- tm 10s P/Re

Temps maintien Temps maintien Temps maintien tm 10s

10 s 30 s 60 s %

0,025 2180 4840 + 122

0,07 1271 625

-

⁵¹

0,15 400 230 410 - 43 + 3

0,21 132 219 + 66

TABLEAU 8

- Pour un même chargement primaire

La déformation E % pour un même nombre de cycles N (figure 10a) est toujours plus élevée pour un temps de maintien long, sauf pour l'essai n° 4 dont les résultats ne sont pas homogènes.

La déformation E % pour un même temps t (figure 10b) est plus élevée pour un maintien court que pour un maintien long, (effet du nombre de cycles) sauf, pour les essais 22 et 23 à très faible chargement primaire et pour l'essai 4 dont les résultats ne sont pas homogènes.

- Pour un même temps t :

La déformation E %, est d'autant plus grande que le char- gement primaire est élevé (figure 10b). Ceci à l'exception de l'essai n° 4 dont les résultats ne sont pas homogènes avec les autres résultats.

- Nombre de cycles à rupture :

L'examen de la figure 9a ne permet pas d'établir une relation entre le nombre de cycles à rupture et le temps de maintien. Il semble donc intéressant d'envisager de nouveaux essais complémentaires.

- Position des points sur le diaaramme d'efficacité :

L'ensemble des points obtenus dans les 2 séries de cette étude se place d'une façon satisfaisante sur le diagramme d'efficacité sauf le point 22 qui est un point obtenu avec un chargement primaire très faible et un faible temps de maintien.

L'utilisation du diagramme d'efficacité reste donc

justifiée lorsque la contrainte primaire efficace Peff est égale à la contrainte de rupture du matériau.

REFERENCES

[1] J. BOULAIS, D. BROUARD, J. LEBEY, R. ROCHE

"Essais de déformation progressive de l'acier 304L à température ambiante".

Note CEA N° 2058 - Septembre 1978.

[2] J. BOULAIS, P. COUSSERAN, J. LEBEY, R. ROCHE

"Essais de déformation progressive de 1 'acier inoxyda- ble 304L à température ambiante".

(complément à la note CEA N° 2058) Note CEA N° 2083 - Mars 1979.

[3] P. COUSSERAN, J. LEBEY, R. ROCHE, P. CORBEL

"Essais de déformation progressive de l'acier inoxyda- ble 316L à température ambiante".

Note CEA N° 2139 - Juin 1980.

[4] P. COUSSERAN, J. LEBEY, P. CORBEL

"Essais de déformation progressive de l'acier inoxyda- ble 316L à la température de 300°C".

Note CEA N° 2208- Avril 1981.

[5] G. CLEMENT, P. COUSSERAN, J. LEBEY, A. TREMBLAIS

"Essais de déformation progressive de l'acier inoxyda- ble 316L à température de 650°C".

Note CEA 2409 - Juillet 1984.

[6] G. CLEMENT, P. COUSSERAN, J. LEBEY, A. TREMBLAIS

"Essais de déformation progressive de l'acier XC18 à température ambiante".

Note CEA 2416.

[7] G. CLEMENT, P. COUSSERAN, J. LEBEY, A. TREMBLAIS

"Essais de déformation progressive de l'acier inoxyda- ble ICL 167 à la température de 650°C".

Note CEA 2434.

[8] P. COUSSERAN, J. LEBEY, D. MOULIN, R. ROCHE, G. CLEMENT

"Déformation progressive ou effet de Rochet. Proposi- tion d'une méthode pratique d'analyse basée sur une étude expérimentale".

Note CEA N° 2174 - Décembre 1980.

[9] G. CLEMENT, P. COUSSERAN, J. LEBEY, D. MOULIN, R. ROCHE, A. TREMBLAIS

[10]

"Règles de dimensionnement des structures mécaniques des réacteurs - Dommage dü aux chargements variables déformation progressive -Analyse pratique de l'effet de rochet.

Rapport CEA-R-5178.

G. CLEMENT, P. COUSSERAN, R.L. ROCHE

"THERMAL RATCHETING AND CREEP DAMAGE" .

7ème SMIRT CHICAGO- 22-26 août 1983- Vol. ES/1.

Manuscrit reçu le 13 mars 1985

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DETAIL DES EMBOUTS (Ech 2}

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COURBE DE TRACTION CUIVRE ELECTROLYTIQUE

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MOYENNE DE 3 ESSAIS 1 TEMPERATURE: 250 •c

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ALLONGEMENTS 1

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MESURE DE L'ALLONGEMENT AXIAL

MESURE DES ANGLES DE TORSION

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L'EPPROUVETTE PLUS LA MASSE M

EPROUVETTE TUBULAIRE

COMMANDE DE TORSION A ANGLE IMPOSE

MASSE DE CHARGEMENT

SCHEMA DU MONTAGE D'ESSAIS

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DEFORMATIONS

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Chargement axial en traction: 121,4 MPa

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Eprouvette N° A 12 Matériau: Cu/a1, 3/4 dur

Chargement axial en traction :48,45 MPa

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Essai N° 1 Température: 250°(

Eprouvette N° A 1 1 ~11x1o L=100 mm l

Matériau: Cu/ a 1, 3/4 dur Chargement axial en traction: 121 4 HP a

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Chargement axial en traction: 31,6 HP a

Chargement secondaire en torsion: :4,5" soit 582,2 HP a

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Essai N° 10 Température: 250°(

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Chargement axial en traction: 10,87 HPa

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Essai N°13 Température :250°(

Eprouvette N° A12 Matériau: Cu/a1, 3/4 dur

Chargement axial en traction :48,45 MPa Chargement secondaire en torsion :t2.8"soit

.~i·~ c .

A Sb

A-5