In-situ SEM study of fatigue crack growth mechanism in carbon black-filled natural rubber

International audienceA micro-tensile testing machine placed in the chamber of a scanning electron microscope is used to perform in-situ fatigue tests on a 43 phr carbon black-filled cis-1,4-polyisoprene rubber; the crack tip is observed in realtime during crack propagation. These observations lead to a detailed description of the crack tip morphology, to the understanding of the fatigue crack growth mechanism and to the microstructural explanation of crack branching phenomenon. Finally these results are related to the great fatigue properties of natural rubber and to strain-induced crystallization

Influence de l'air ou de milieux salins avec polarisation cathodique sur les processus d'endommagement par fatigue d'un acier à haute limite d'élasticité

Cette étude est consacrée à l'analyse du comportement et de l'endommagement en fatigue, dans l'air et dans deux solutions salines avec polarisation cathodique (une solution 3,5% NaCl et de l'eau de mer), d'un acier à haute limite d'élasticité (SE702) utilisé dans le domaine offshore. Une attention particulière est portée à la détermination des mécanismes et des cinétiques d'amorçage et de propagation des fissures de fatigue. Le comportement en fatigue du SE702 est caractérisé par les durées de vie et les vitesses de propagation des fissures naturelles. Ces résultats sont comparés à ceux obtenus dans un vide secondaire, ce qui permet de découpler les effets d'environnement des effets mécaniques. Cette comparaison permet également de préciser les mécanismes d'action des différentes espèces actives. L'effet néfaste de l'air est attribué à une action conjointe de l'oxygène et de la vapeur d'eau alors que l'effet des milieux salins est dû à l'hydrogène généré par la protection cathodique.This study is devoted to the analysis of fatigue resistance and damage in several environments, the air and two saline solutions with cathodic polarisation (a 3,5% NaCl solution and natural seawater), of a high strength steel (SE702) used in offshore structures. A detailed attention was paid to the determination of mechanisms and kinetics of crack initiation and propagation. The fatigue behaviour of the SE702 was characterised by fatigue lives and crack growth rates of self-initiated cracks. These results were compared with those obtained in a secondary vacuum, so that it enables to separate the effects of environment from the mechanical effects. Moreover, the comparison of the results obtained in the different environments made it possible to specify the action mechanisms of the various active species. The harmful effect of the air is allotted to a joint action of oxygen and water vapour whereas the effect of the saline solutions is due to the hydrogen generated by cathodic protection.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF

Caractérisation micrographique et mécanique des joints soudés par la méthode ATIG (poster)

International audienc

Construction d’un modèle de cristallisation d’un caoutchouc naturel sous tension uni-axiale

National audienc

Modélisation thermique du soudage hybride par frottement malaxage assisté laser (poster)

National audienc

Optimizing the design of silica coating for productivity gains during the TIG welding of a 304L stainless steel

International audienceThe performance of silica coatings on TIG (or GTA) welding of AISI304L stainless steel has been studied by investigating the effect of coating geometry and thickness on weld penetrations. Two coating designs are studied. One involves a 20 mm wide continuous coating across the weld zone and the second design formulates two parallel coatings 1–7 mm apart around the joint. The optimum thickness for continuous coatings is limited to about 50 μm whereas for 2 mm apart coatings, the optimum range extends from 70 to 200 μm. The presence of a narrow bare zone in the coating is suggested to be more practical for manual silica application. Tensile tests have been performed to identify the mechanical behavior in different characteristic zones of the welded specimens. The reduced tensile strength of the weld metal is attributed to the flux silica particles

Caractérisation d'élastomères soumis à de petites oscillations superposées à une grande précharge statique en traction-torsion

National audienc

How to identify a hyperelastic constitutive equation for rubber-like materials with multiaxial tension–torsion experiments

International audienceThis paper discusses the different approaches that can be used to determine the strain energy density of a given rubber-like material based on tension–torsion experimental results. More precisely, the aim is to answer the question: how to handle the measured macroscopic quantities, i.e. load and torque, to determine the constitutive equation with the less possible assumptions? The method initially proposed by Penn and Kearsley [Trans. Soc. Rheol. 20 (1976) 227–238] is adopted: the strain energy derivatives with respect to kinematical quantities have to be calculated in terms of the measured load and torque. Here, we propose to consider different sets of kinematical quantities to overcome the incoherence encountered with the classical Cauchy–Green strain invariants I1 and I2. Two new sets are considered: the principal stretch ratios and two specific invariants of the logarithmic (true) Hencky strain tensor. The corresponding derivations coupled with new experimental results permit (i) to calculate the Cauchy stress tensor on the outer surface of the cylindrical samples, and (ii) to demonstrate that a well- conditioned set of kinematical quantities must be adopted to determine the strain energy density. It is proved here that the principal stretch ratios are good candidates to express and determine the strain energy density with tension–torsion experiments

Étude de la contribution des flux activants en soudage A-TIG (application de la silice au soudage de différents métaux et alliages)

Le procédé TIG (Tungsten Inert Gas), couramment employé en industrie, permet d obtenir des soudures d excellente qualité à partir d une source thermique d origine électrique stable. Cependant le rendement de ce procédé est fortement limité par les pertes importantes de l arc électrique, ce qui conduit à la formation de joints soudés peu pénétrés. Ce travail traite de l application de flux activants pour améliorer la morphologie des joints soudés. Le soudage A-TIG (Activated-TIG) permet, en effet, d augmenter fortement la pénétration du bain de fusion par le dépôt de flux activant en surface des pièces à assembler. La soudabilité de la plupart des nuances métalliques, limitée à des épaisseurs inférieures à 3mm en soudage autogène mono passe, peut atteindre 6 à 8 mm selon les nuances. La première partie de l étude est consacrée à l optimisation du dépôt de flux activant. A partir d essais expérimentaux, la silice est sélectionnée en tant que flux activant pour le soudage de l acier inoxydable 304L. L influence des paramètres de son dépôt est étudiée dans le but d obtenir des performances optimisées. En complément, une étude de caractérisation métallurgique et mécanique est menée pour qualifier les zones fondue (ZF) et affectée thermiquement (ZAT) de l ensemble mécano-soudé. En particulier, la participation d éléments issus du flux activant dans le bain de fusion entraîne des modifications chimiques et métallurgiques. Leur identification renseigne sur les limitations de l application des flux activants. A partir des paramètres optimisés, l application de la silice est étendue au soudage de quatre métaux et alliages d usage courant (acier bas carbone, titane commercialement pur, aluminium commercialement pur, cuivre électrolytique). L objectif de cette partie est de mettre en évidence les mécanismes d activation du flux en fonction des conditions de soudage et des propriétés des matériaux soudés. Enfin, la contribution de la silice est modélisée par deux actions distinctes ; un effet de constriction de l arc électrique ainsi qu une inversion des courants de Marangoni. Des modèles analytiques simples sont proposés à partir des interprétations expérimentales et implémentés dans Femlab.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocNANTES-Ecole Centrale (441092306) / SudocSudocFranceF