Thèse soutenue

Caractérisation rapide des propriétés à la fatigue à grand nombre de cycles des matériaux de fonderie à partir d'essais d’auto-échauffement : application aux alliages d'hélices marines
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Auteur / Autrice : Anthony Ezanno
Direction : Cédric DoudardSylvain Calloch
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Mécanique des matériaux, des structures et des fluides
Date : Soutenance en 2011
Etablissement(s) : Brest
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire brestois de mécanique et des systèmes
autre partenaire : École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne (Brest ; 2010-....)

Résumé

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Les hélices marines sont soumises en service à des chargements cycliques susceptibles de provoquer la rupture de pales par fatigue. Obtenues par fonderie, les hélices, généralement en alliage cupro-aluminium, contiennent des défauts hérités du procédé de fabrication, à l’origine des mécanismes qui mènent à la rupture. Les objectifs de ces travaux de thèse sont d’une part, de mettre en place une chaîne numérique d’aide au dimensionnement à la fatigue dédiée aux structures obtenues par fonderie et d’autre part, de valider cette chaîne à l’échelle de la structure. Un modèle de comportement à la fatigue à grand nombre de cycles ad hoc est proposé. Il repose sur l’hypothèse que la ruine par fatigue est pilotée par l’activation de mécanismes de microplasticité qui ont lieu autour des défauts de fonderie et qui induisent une dissipation énergétique. On adopte une approche à deux échelles probabiliste en considérant un ensemble de sites élastoplastiques, de seuil d’activation variable et répartis aléatoirement dans une matrice élastique. On propose l’utilisation des essais d’auto-échauffement sous chargements cycliques pour identifier le comportement mécanique d’un site ainsi que la variabilité de la population de sites. Les défauts sont ainsi pris en compte de manière indirecte, i. E. Sans description géométrique, à travers la signature thermique du matériau sous sollicitations cycliques. Les prévisions de ce modèle sont comparées aux résultats d’une campagne d’essais de fatigue sur des hélices à échelle 1. Ces essais sur structure ont nécessité la conception et la mise en oeuvre d’un montage spécifique.