Étude 3D de la propagation des fissures de fatigue avec effets de surcharge

3D study of the propagation of fatigue cracks with overload effects

• Auteur / Autrice : Lucas Sanciet--munier
• Direction : Nathalie Limodin, Jean-yves Buffiere
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Date : Inscription en doctorat le 18/01/2021
• Etablissement(s) : Centrale Lille Institut
• Ecole(s) doctorale(s) : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaMCube - Laboratoire de mécanique multiphysique et multiéchelle

Mots clés

Mots clés libres

Fissures de fatigue

Tomographie à rayons X

Corrélation d'images

Essais in situ

Surcharges

Alliage d'aluminium

Fatigue cracks

X-ray tomography

Image correlation

In-situ tests

Overload

Aluminium alloys

Résumé

Des modèles fiables de propagation de fissure sont essentiels dans tous les secteurs où la fissuration est une question de sécurité. Or, bien que les matériaux de structure soient sollicités en fatigue sous amplitude variable, l'effet de surcharges sur la fatigue reste ardu à prévoir. Le but est donc d'étudier cet effet sur des fissures de fatigue 3D pour construire des modèles prédictifs. Un couplage d'essais de fatigue sous tomographie synchrotron avec la corrélation de volumes numériques (CVN) permettra de comprendre ces effets en mesurant la fermeture le long du front de fissure et son évolution après surcharge. Pour obtenir une résolution élevée de la CVN et une fissure se propageant avec une forme adaptée à la modélisation, un alliage Al-Si à grains fins et un mouchetis naturel de particules de Si sera fabriqué. Les données expérimentales obtenues alimenteront un nouveau modèle de fissuration via une approche Data-Driven qui s'affranchit de la loi de Paris. Cette thèse est encadrée par le LaMcube (UMR9013) et le laboratoire MATEIS (UMR5510) dans le cadre de l'ANR ADVENTURE (3DdAta DriVEn iNvestigation of faTigUe cRack growth with ovErload effects - Etude 3D Data-Driven de la propagation des fissures de fatigueavec effets de surcharge). Deux autres partenaires interviennent dans ce projet : le GeM (Nantes) et le CTIF.

Reliable propagation models are essential in all industries where crack propagation is a safety issue. However, although structural materials are subjected to fatigue loading under variable amplitudes, the effect of overloads on fatigue remains difficult to predict. The aim is therefore to study this effect on 3D fatigue cracks in order to build predictive models. A coupling of fatigue tests under synchrotron tomography with the digital volume correlation (DVC) will allow to understand these effects by measuring closure along the crack front and its evolution after overload. In order to obtain a high resolution of the DVC and a crack propagating with a shape suitable for modelling, a fine-grained Al-Si alloy with a natural speckle of Si particles will be fabricated. The experimental data obtained will feed a new fatigue crack growth model via a Data-Driven approach that breaks free from the Paris law. This thesis is supervised by the LaMcube (UMR9013) and the MATEIS laboratory (UMR5510) as part of ANR ADVENTURE (3D dAtaDriVEn iNvestigation of faTigUe cRack growth with ovErload effects - 3D Data-Driven study of the propagation of fatigue cracks withoverload effects). Two other partners are involved in this project: GeM (Nantes) and CTIF.