Une approche par invariants de la fatigue multiaxiale sous chargement complexe : prédiction de la durée de vie

Un critère de fatigue multiaxiale à grand nombre de cycles est construit sur des invariants du tenseur des contraintes macroscopique. La présence de J2,moy permet de refléter correctement l'effet de la phase sur la limite de fatigue d'un matériau. L'étude réalisée sur 119 essais valide la capacité de prédiction du critère. Un modèle d'endommagement intégrant ce critère est présenté, permettant de simuler la durée de vie dans le domaine de l’endurance limitée (100000 – 1 million cycles). Le modèle est identifié et validé à partir d’observations expérimentales réalisées sur un acier C35

Prévision probabiliste de la tenue en fatigue polycyclique des matériaux à défauts de surface

Ce papier présente une approche probabiliste pour la prévision de la tenue à la fatigue polycyclique des pièces mécaniques contenant des défauts de surface. Elle est basée sur un critère de fatigue multiaxiale pour des matériaux à défauts, proposé par Nadot et al, et sur une approche de prévision probabiliste de la tenue à la fatigue polycyclique proposée par Ben Sghaier et al. Elle permet de prendre en compte la dispersion de la taille des défauts. Des simulations élastoplastiques ont été réalisées pour déterminer la distribution des contraintes autour des défauts. Plusieurs calculs ont été réalisés avec différentes tailles et avec différentes sollicitations, permettant d'obtenir les expressions de la pression hydrostatique maximale et de l'amplitude de la cission, par la technique des surfaces de réponse. Le point représentatif du chargement est transformé en une surface générée par des tirages aléatoires des tailles des défauts. La fiabilité a été calculée par la méthode de simulation de Monte Carlo

Ténacité et pré-fissuration par fatigue de verres métalliques massifs ZrCuAlNi : influence de l'oxygène

Une étude sur la ténacité de verres métalliques massifs ZrCuAlNi a été menée sur des échantillons, qui avec une très faible teneur en oxygène, qui avec une faible teneur en oxygène (contenant des défauts oxydes). On montre que la ténacité, au contraire des autres propriétés mécaniques, est fortement diminuée par la présence de ces défauts lors d'essais sur éprouvettes entaillées. Des essais de préfissuration par fatigue ont été menés sur des éprouvettes de flexion : si celles avec les verres contenant des dendrites ont été couronnées de succès, celles avec les verres complètement amorphes n'ont pas été concluantes du fait de l'apparition de fissures non perpendiculaires à la sollicitation. Il est supposé que cet état de fait est inhérent au matériau, ce qui ne s'observe pas habituellement du fait du caractère endommageant et guidant des défauts oxydes présents dans les échantillons étudiés dans la littérature

Guest editorial: fatigue design and material defects

This issue of Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures contains a collection of manuscripts presented at the Second International Symposium on Fatigue Design and Material Defects (FDMD II) held in Paris, France, on June 11 – 13, 2014 organized by the French Society for Metallurgy and Materials (SF2M) and the German Association for Materials Research and Testing (DVM)

Internal fatigue crack propagation in a Ti-6Al-4V alloy: An in situ study

Fatigue specimens of a Ti-6Al-4V alloy containing internal artificial defects with controlled and reproducible size and shape have been produced. These defects systematically led to the initiation of a fatigue crack which propagation has been monitored in situ by synchrotron X-ray tomography during R=0.1 uniaxial fatigue tests at 20 Hz. The crack growth curves of the internal cracks have been obtained for 6 samples. Ex situ fatigue tests have been performed on samples submitted to a supplementary heat treatment or containing a defect put into contact with air. The results obtained tend to support the fact that internal fatigue cracks grow from the notch in a vacuum environment. On the fracture surfaces of samples containing an artificial defect not connected to air, two regions have been observed. They correspond to the Rough Area and the Fish Eye regions observed for internal cracks initiated from natural defects. The transition between those two regions takes place when the plastic radius size is equivalent to the grain size

Unraveling the Developmental and Genetic Mechanisms Underpinning Floral Architecture in Proteaceae

Proteaceae are a basal eudicot family with a highly conserved floral groundplan but which displays considerable variation in other aspects of floral and inflorescence morphology. Their morphological diversity and phylogenetic position make them good candidates for understanding the evolution of floral architecture, in particular the question of the homology of the undifferentiated perianth with the differentiated perianth of core eudicots, and the mechanisms underlying the repeated evolution of zygomorphy. In this paper, we combine a morphological approach to explore floral ontogenesis and a transcriptomic approach to access the genes involved in floral organ identity and development, focusing on Grevillea juniperina, a species from subfamily Grevilleoideae. We present developmental data for Grevillea juniperina and three additional species that differ in their floral symmetry using stereomicroscopy, SEM and High Resolution X-Ray Computed Tomography. We find that the adnation of stamens to tepals takes place at early developmental stages, and that the establishment of bilateral symmetry coincides with the asymmetrical growth of the single carpel. To set a framework for understanding the genetic basis of floral development in Proteaceae, we generated and annotated de novo a reference leaf/flower transcriptome from Grevillea juniperina. We found Grevillea homologs of all lineages of MADS-box genes involved in floral organ identity. Using Arabidopsis thaliana gene expression data as a reference, we found homologs of other genes involved in floral development in the transcriptome of G. juniperina. We also found at least 21 class I and class II TCP genes, a gene family involved in the regulation of growth processes, including floral symmetry. The expression patterns of a set of floral genes obtained from the transcriptome were characterized during floral development to assess their organ specificity and asymmetry of expression

Comparison between defects and micro-notches in multiaxial fatigue – The size effect and the gradient effect

Lien vers la version éditeur: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142112308002156This paper attempts to improve the understanding of the multiaxial high cycle fatigue response of micro sized stress concentrations or notches of different geometries. The investigation is composed of an experimental part and a numerical part. In the former, three types of micro-notches or “artificial defects” are compared: spherical, elliptical and circumferential. All types have the same basic dimensions, the difference being the 3D geometry. The notches were machined on the surface of smooth cylindrical specimens made of mild steel. The fatigue limits under reversed tension (push–pull) and reversed torsional loading conditions for different micro-notch sizes have been experimentally determined. In the numerical part, finite elements simulations using a cyclic elasto-plastic material behaviour law show that the mechanical state ahead of the different stress concentrations change drastically with the loading mode and the geometry of the artificial defect. From a fatigue point of view, it is shown that a stress gradient correction is required for all the loading, size and geometry configurations. Once the gradient correction is made and a proper multiaxial criterion is used, it appears that the size effect due to increasing the loaded surface area at the notch tip for the different geometries is negligible compared to the gradient effect

Influence des défauts sur la tenue en fatigue des métaux soumis à des sollicitations cycliques multiaxiales (application à des éléments de liaison au sol)

Cette thèse est consacrée à l'étude de l'influence des défauts sur le comportement en fatigue multiaxiale des matériaux métalliques. L'objectif étant de mettre en place une méthodologie pour le calcul de la durée de vie d'un ressort de suspension automobile dont le matériau initial contient des défauts d'élaboration. Cette méthologie doit prendre en compte les aspects liés au procédé de fabrication des ressorts, notamment les contraintes résiduelles, ainsi que les spécificités du chargement cyclique du ressort et en particulier la présence d'une contrainte moyenne due au poids du véhicule. Une étude expérimentale nous a permis d'évaluer l'influence de la contrainte moyenne sue la tenue en fatigue dans le cas d'un acier contenant des défauts. En se basant sur ces résultats, une méthode du calcul de la durée de vie est proposée. Cette méthode utilise un critère de fatigue multiaxiale basé sur la distribution des contraintes autour du défaut qui sont calculés à deux échelles : la structure et un volume élémentaire sollicité entourant le défaut. L'étude montre que le gradient des contraintes est une grandeur pertinente pour caractériser l'influence d'un défaut sur la limite d'influence d'un défaut sur la limite d'endurance du matériau. En plus, l'utilisation de l'écrouissage cinématique non linéaire permet de prendre en compte l'effet des contraintes moyennes sur la tenue en fatigue. Les confrontations des prédictions du critère et des résultats d'essais expérimentaux sur éprouvette et sur ressort sont détaillées dans ce manuscrit et des perspectives sont alors annoncées.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF