Influence de l’état de surface sur la tenue en fatigue de l’alliage d’aluminium 7010

Influence of surface condition on the machining surface condition on the fatigue behaviour of the aluminium alloy 7010

• Auteur / Autrice : Monchai Suraratchai
• Direction : Farhad Rézaï-Aria
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rugosité

Usure (mécanique)

Frottement

Fatigue

Aluminium -- Alliages

Mots clés libres

Fatigue

Alliage aluminium 7010

Usinage

Etat de surface

Concentration de contrainte

Rugosité

Résumé

L’objectif de cette étude est de décrire l’influence de l’état de la surface usinée sur le comportement en fatigue de l’alliage aluminium 7010. Les paramètres généralement retenus pour caractériser la surface sont : la rugosité, les contraintes résiduelles et la microstructure. Les résultats montrent clairement l’influence prépondérante de la rugosité en raison de la concentration de contrainte locale qu’elle génère. Un modèle de calcul basé sur un calcul par éléments finis est proposé pour en estimer la valeur. Ce dernier est utilisé dans des modèles d’estimation de durée de vie basé sur l’amorçage pour les faibles charges et sur la propagation pour les charges élevées. Ces modèles décrivent bien les résultats de fatigue sur les surfaces définies initialement. Des essais complémentaires ont permis d’en définir le domaine de validité et de mettre en évidence des mécanismes d’endommagement à une échelle inférieure et de dégager des axes de développement ultérieur.

The objective of this study is to describe the influence of the machining surface condition on the fatigue behaviour of the aluminium alloy 7010. The parameters generally selected to characterize surface are: roughness, residual stresses and the microstructure. The results show clearly the preponderance influence of roughness because of the generated local stress concentration. A calculation based on a finite elements method is proposed to quantify the influence of surface roughness. Linear elastic fracture mechanics is used to estimate the lifetime: a model based on crack initiation is used for small loads, whereas a model based on propagation is used for elevated loads. These models give a good correlation with fatigue results on initially defined surfaces. Complementary tests allow to define the domain of validity and to put in obviousness damage mechanisms at an inferior scale and lead to further development.