Thèse soutenue

Evolution des couches grenaillées sous sollicitations mécaniques de l'acier TRIP780 - Etude de la relaxation des contraintes et de la durée de vie en fatigue

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Clément Mauduit
Direction : Laurent BarrallierRégis KublerSophie Berveiller
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique-matériaux
Date : Soutenance le 21/06/2018
Etablissement(s) : Paris, ENSAM
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mechanics surfaces and materials processing (MSMP) - Labratoire Mécanique, Surfaces, Matériaux et Procédés
Jury : Président / Présidente : Catherine Verdu
Examinateurs / Examinatrices : Laurent Barrallier, Régis Kubler, Sophie Berveiller
Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Gloriant, Jean-Michel Bergheau

Mots clés

FR  |  
EN

Mots clés contrôlés

Résumé

FR  |  
EN

Le procédé de grenaillage permet d’améliorer la durée de vie en fatigue des pièces mécaniques dans l’industrie. La mise en compression de la surface par les billes introduit un gradient de déformations inélastiques hétérogènes qui engendre un champ de contraintes résiduelles. Ce sont principalement ces contraintes résiduelles de compression qui sont à l’origine du gain de durée de vie. Les contraintes résiduelles générées évoluent lors des sollicitations thermomécaniques des composant mécaniques après grenaillage. La relaxation et la fatigue ont été étudiées à l’échelle des phases sur l’acier de type TRIP780, acier multiphasé (ferrite, bainite, austénite) possédant une phase austénitique résiduelle susceptible de se transformer en martensite sous un chargement thermomécanique. Pour cet acier, le gain de durée de vie dû au grenaillage est dépendant de la stabilité des contraintes résiduelles de compression dans les différentes phases au cours des chargements mécaniques généralement cyclique. Des essais de flexion cycliques ont été réalisés sur des éprouvettes planes afin de déterminer les durées de vie en fonction des conditions de grenaillage. Avec l’aide d’essais cycliques interrompus, l’évolution des profils de contraintes, de dosage de phase et des largeurs intégrales ont été caractérisée par diffraction des rayons X dans les phases ferritiques et austénitique montrant ainsi la relaxation des contraintes résiduelles en fonction du chargement mécanique appliqué (niveau des contraintes et nombre de cycles). A partir de ces différents résultats, des simulations utilisant la méthode des éléments finis ont été développées pour prédire la relaxation. Après génération numérique des champs de contraintes dans l’éprouvette (méthode thermique fictive), des modèles de comportement élastoplastiques globaux et par phases ont été proposés dans le cas de faibles nombres de cycle. Dans une dernière partie, un post-traitement global par critère de fatigue multiaxial de type Crossland intégrant les résultats sur la relaxation a été proposé. Les résultats ont alors été comparés aux courbes expérimentales de fatigue.