Initiation des fissures de Hertz en contact glissant sphère/plan : particularités des quasicristaux AlCuFe et modélisation par Eléments Frontières

Hertzian cracks initiation under sliding spherical contact : particularity of the AlCuFe quasicrystalline phsae and numerical computation using Boundary Element Method

• Auteur / Autrice : Christophe Comte
• Direction : Jürgen von Stebut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments-frontières, Méthode des

Rupture, Mécanique de la

Fissuration

Quasicristaux

Résumé

On étudie de l'initiation des fissures partielles de Hertz sous sollicitation de contact glissant. Les matériaux constituant le support de cette étude sont des alliages ternaires AICuFe. Ils se présentent sous la forme d'échantillons massifs frittés, de composition atomique proche, et se différencient par leur structure cristallographique. Le comportement de la phase quasicristalline (icosaédrique) peut ainsi être comparé à celui de phases cristallines classiques (quadratique et cubique). L'association de deux tests mécaniques non destructifs, la nanoindentation et la microscopie acoustique à balayage, permet de déterminer le module d'Young et le coefficient de Poisson des échantillons. Le test de rayure à charge croissante est utilisé pour générer des fissures partielles de Hertz sur l'ensemble des échantillons. Il apparaît des différences significatives essentiellement liées à la valeur du coefficient de Poisson. L'utilisation de l'émission acoustique, permet de déterminer la position de la zone de contact au moment de l'endommagement et dès lors d'évaluer le rayon initial de fissuration r0qui est supérieur au rayon de contact. La modélisation, par une formulation Duale de la Méthode des Eléments Frontières, de l'initiation des fissures en contact glissant, montre que la propagation des fissures s'opère en premier lieu à proximité de la surface. Elle montre également que la propagation dépend fortement de la position du défaut initial. La confrontation des résultats numériques et expérimentaux conduit a une très bonne corrélation.