Endommagements couples de fatigue et de fluage sous chargement multiaxial applique a un acier inoxydable austenitique

Coupled fatigue and creep damage under multiaxial loading applied to an austenitic stainless steel

• Auteur / Autrice : DIDIER ARGENCE
• Direction : André Pineau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

L'etude porte sur l'identification et la mesure des mecanismes d'endommagements couples de fatigue et de fluage sous chargement multiaxial de traction-torsion. Dans cette etude, nous nous interessons a l'endommagement present dans differents composants utilises pour la construction des centrales nucleaires de la filiere des surgenerateurs (phenix et superphenix). Ces composants sont soumis, au cours de leur duree d'exploitation, a des chargements multiaxiaux du type fatigue (endommagement transgranulaire) et fluage (endommagement intergranulaire). Pour prevoir leur duree de vie, l'essentiel des approches physiques decrites dans la litterature considere uniquement la propagation d'une seule fissure. Pour etre plus representatif des conditions reelles d'endommagement, nous proposons de prendre en compte non pas une fissure mais le comportement collectif d'une population de fissures. Cette approche possede deux avantages principaux. Elle permet, d'une part, de montrer l'influence de l'orientation de l'endommagement sur la duree de vie du materiau et, d'autre part, de traiter des interactions entre defauts. Pour etudier ces deux aspects, nous avons realise differents types d'essais mecaniques a haute temperature (650c) sur des eprouvettes tubulaires minces, soit : - des essais de fatigue continue et de fatigue-relaxation en traction-compression et en torsion, - des essais en sequence qui consistent a appliquer a une meme eprouvette deux chargements differes dans le temps. Dans la plupart des cas, il a ete montre que le cumul d'endommagement est fortement non lineaire et largement fonction de l'orientation des fissures de fatigue ou de fluage. Par ailleurs, nous avons pu suivre, de maniere quantitative, l'evolution de l'endommagement, a la surface des eprouvettes grace a la methode des repliques successives. Enfin, des etudes microstructurales ont ete realisees sur des eprouvettes soumises a des essais de fluage, certains de longue duree (27000 heures). L'ensemble des resultats obtenus nous a permis de developper un modele physique, a deux dimensions, de prevision de la duree de vie. Ce modele de type monte-carlo, base sur la simulation de l'endommagement, reproduit l'evolution des fissures pour differents essais mecaniques : fatigue continue, fatigue-relaxation et certains essais en sequence.