Impact of microstructure, temperature and strain ratio on energy-based low- cycle fatigue life prediction models for TiAl alloys

In this paper, two fatigue lifetime prediction models are tested on TiAl intermetallic using results from uniaxial low-cycle fatigue tests. Both assessments are based on dissipated energy but one of them considers a hydrostatic pressure correction. This work allows to confirm, on this kind of material, the linear nature, already noticed on silicon molybdenum cast iron, TiNi shape memory alloy and 304L stainless steel, of dissipated energy, corrected or not with hydrostatic pressure, according to the number of cycles to failure. This study also highlights that, firstly, the dissipated energy model is here more adequate to estimate low-cycle fatigue life and that, secondly, intrinsic parameters like microstructure as well as extrinsic parameters like temperature or strain ratio have an impact on prediction results.Comment: Attention cette version est une version pr\'e-print (1\'ere version envoy\'ee

Fragmentation du combustible nucléaire UO2 en environnement oxydant : Etude cinétique et phénoménologique

Une des voies envisagées pour apporter de la flexibilité à la gestion du combustible UO2 usé/irradié est son entreposage à sec. Ce mode de gestion pose en particulier la question de la tenue du combustible en cas de scénario accidentel qui entraînerait la mise à l'air des pastilles de UO2. La cinétique d'oxydation et la phénoménologie de la fragmentation de UO2 entre 250 et 330°C ont été étudiées à partir de vieillissements sous O2 et sous air de monocristaux et de fragments de pastilles de combustible non irradiés. En environnement oxydant, l'initiation de la fissuration semble due à la relaxation des contraintes de traction induites par la contraction du réseau cristallin lors de la croissance d'une couche de U4O9/U3O7 en surface de UO2. Ainsi, une période d'incubation avant fissuration, dont la durée chute avec l'augmentation de la température, est mise en évidence. Durant leur oxydation, monocristaux et fragments présentent une fissuration progressive conduisant à leur subdivision jusqu'à une taille de grain submicronique

Comportement en fatigue de structures épaisses en matériaux composites = Fatigue behaviour of thick composite structures

National audienceCe travail traite de l'étude et la modélisation de l'endommagement par fissuration intra-laminaire dans les structures épaisses en matériaux composites sous chargements statiques et cycliques. La fissuration intra-laminaire est généralement le premier type de défaut rencontré au niveau macroscopique dans les composites stratifiés. Bien qu'elle ne soit pas catastrophique pour l'intégrité de la structure, la fissuration peut être à l'origine d'autres types de défauts beaucoup plus néfastes. Des essais de traction quasi-statiques et cycliques nous ont permis de mettre en évidence les caractéristiques de l'endommagement, notamment la fissuration intra-laminaire ainsi que les chutes de rigidité dues à l'apparition des fissures. La modélisation proposée est basée sur la Mécanique de l'Endommagement. Elle permet de décrire l'évolution de la fissuration ainsi que les chutes de rigidité associées. Le comportement du pli est supposé élastique endommageable. La loi d'évolution est écrite à l'aide de variables locales ce qui la rend totalement indépendante de la géométrie de la structure et du chargement extérieur. Le modèle écrit et identifié dans le cas d'éprouvettes droites est ensuite appliqué et validé sur une plaque trouée

Approche multiéchelle du comportement mécanique des matériaux composites à renfort tissé = Multiscale modelling of the mechanical behaviour of woven composite materials

National audienceCet article présente une modélisation multiéchelle du comportement mécanique des matériaux composites à renfort tissé. Le modèle proposé (DMD) repose sur une description de l'architecture du renfort tissé, l'arrangement des constituants et leurs modes d'endommagement. Le modèle développé est identifié et validé pour un matériau composite tissé à matrice céramique, et appliqué à des cas tests de calcul de structure

Elaboration et caractérisation mécanique de composites à matrice céramique unidirectionnels

International audienceDes composites à matrice céramique unidirectionnels (minicomposites) ont été élaborés par procédé CVI (Chemical Vapor Infiltration), pour des fractions volumiques de matrice variant entre 12 et 35%. La porosité a été évaluée par une méthode d'analyse d'images à partir de plusieurs sections d'un même minicomposite. Afin d'augmenter le taux de fibres (>50%) au sein d'un minicomposite, une méthode de guipage a été développée. L'objectif est de caractériser le comportement mécanique de ces minicomposites, par des essais de traction. Les mécanismes de fissuration matricielle et interfaciale sont modélisés par une approche énergétique, qui permet d'évaluer les énergies de rupture de la matrice et de l'interface fibre/matrice. Les essais expérimentaux et les réponses en traction simulées montrent que l'augmentation de la fraction volumique de matrice favorise l'amorçage de fissures matricielles et permet d'augmenter la déformation à rupture. A l'inverse, l'amorçage de fissures est retardé avec l'augmentation du taux de fibres

Approche micromécanique statistique-probabiliste de la multifissuration des fils transversaux d'un CMC tissé = Micromechanical and stochastic approach to transverse multiple cracking in a woven CMC

National audienceCet article propose une approche statistique-probabiliste de la multi fissuration des fils transversaux au sein d'un composite tissé à matrice céramique (CMC). Des simulations par une approche d'Essai Virtuel fondée sur la méthode des Éléments Finis appliquée à des cellules de calcul permettent d'identifier les populations de défauts. La microstructure fibres/pores/matrice est explicitement représentée et placée entre deux éléments de renfort. Un second type de cellules dans lesquelles la microstructure est remplacée par un matériau homogène élastiquement équivalent (MHE) permet d'aborder une stratégie de changement d'échelle. La transition d'échelle est basée sur une analyse statistique de la distribution des défauts dans la microstructure. Les fonctions caractéristiques sont identifiées et permettent de décrire les séquences de fissuration et de éterminer les probabilités d'apparition de fissures. Ces fonctions statistiques sont ensuite utilisées pour générer des tirages aléatoires de perturbations couplés aux simulations sur les cellules avec MHE. Une comparaison des deux approches permet ensuite de valider la représentativité des populations de défauts identifiées

Modélisation de la fissuration à chaud en soudage d'un acier inoxydable austénitique

National audienceCette contribution présente les résultats numériques et expérimentaux d'une étude sur la modélisation de la fissuration à chaud. Les résultats numériques issus de Code_Aster complètent ainsi les essais JWRI permettant d'identifier les critères de fissuration à chaud. Cette étude fait ressortir une chute de ductilité critique de l'ordre de 1,5% (Modèle macroscopique basée sur la mécanique des solides).See http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/59/27/42/ANNEX/r_ZMQYWQMR.pd

Détection et discrimination par émission acoustique des endommagements dans les composites. Comparaison expérience / modélisation

International audienceOn présente dans cette étude la discrimination des phénomènes de ruptures de fibre, de microfissuration intralaminaire, de macrofissuration intralaminaire ainsi que du microdélaminage au sein des composites stratifiés d'unidirectionnels orientés, dans le cadre d'une méthode de détection des endommagements basée sur la technique de l'Emission Acoustique. Ces résultats expérimentaux sont confrontés aux prévisions issues d'un modèle de comportement de matériaux composites unidirectionnels, basés sur la physique des phénomènes à l'échelle des constituants

Une étude expérimentale de la fissuration de plaques métalliques en dynamique rapide

National audienceExperiments are achieved in dynamic cracking on thin notched metallic plates loaded by explosions. These experiments allowed to link the parameters - classes of materials with different ductilities, thickness of samples, kinds of loading - to the different ways of cracking. Cracking is characterised by the size and the shape of the crack, its fracture facies and propagation velocity.Des expérimentations sont réalisées sur la propagation dynamique de fissures dans des plaques métalliques minces, entaillées, sollicitées par explosions. Ces expériences ont permis de lier les paramètres - nature du matériau (en fonction de la ductilité), épaisseur des plaques, mode de chargement - à la fissuration qui se caractérise par la taille de fissure, son faciès et sa vitesse de propagation