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Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Les composants de moteurs de fusées peuvent être soumis à des chargements complexes d’origine vibratoire (fatigue à grand nombre de cycle) ainsi qu’à des chargements plastifiants (fatigue à faible nombre de cycle). Les modèles d’endommagement de type Lemaitre [1] donnent de bon résultats pour le design de structures sollicitées au-delà de leur limite d’élasticité. Ils ne permettent pas de prévoir l’amorçage de fissure dans le domaine de la fatigue à grand nombre de cycle, la structure restant élastique. Dans ce dernier cas, une approche à deux échelles peut être utilisée, en faisant l’hypothèse que la plasticité et l’endommagement se développent à une échelle plus petite, celle des défauts [2]. Le changement d’échelle se traduit alors par le concept d’inclusion pour laquelle on modélise un comportement plus faible que le comportement observé à l’échelle macroscopique. Les lois de plasticité et d’endommagement sont alors intégrées à cette échelle. L’unification de ces deux modèles est présentée en se basant sur une étude de la localisation dans le problème d’inclusion élastoplastique noyée dans une matrice élastoplastique à écrouissage cinématique [3], [4]. Les performances du modèle proposé seront évaluées par comparaison avec des résultats expérimentaux issus d’une campagne de fatigue biaxiale sur éprouvettes en croix de malte réalisés sur la machine multiaxiale ASTREE du LMT Cachan. [1] Lemaitre, A course on damage mechanics. Springer Berlin, 1992. [2] Lemaitre and Doghri, “Damage 90: a post processor for crack initiation” Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1994 [3] Chaboche et al., “On the capabilities of mean-field approaches for the description of plasticity in metal matrix composites,” International Journal of Plasticity, 2005 [4] M. Borner et al. , Homogénéisation en mécanique des matériaux 1 et 2: Hermès Sciences Publications, 2001

Automotive frame components are designed against fatigue crack nucleation under variable amplitude service loadings. These so-called service loadings correspond to the High-Cycle-Fatigue (HCF) domain, however overloads corresponding to the Low-Cycle-Fatigue (LCF) domain may occur in the car life (pavement climbing at high speed). The investigation of the effects of overloads on the HCF strength (from 105 to 107 cycles) is the goal of this study. From an industrial point of view, the final objective is to develop new fatigue design method able to take into account the LCF/HCF interaction. A database has been established thanks to fatigue tests carried out on notched specimens made of a ferritic-bainitic steel under variable and constant amplitude loadings with and without overloads. The specimen geometry (Kt=2,5) as well as the steel are representative of automotive structures like suspension arms. These tests revealed an armful effect of the overloads on the HCF fatigue strength, especially for the fully reversed tension loading (R, Les pièces de châssis automobile sont dimensionnées pour résister à l'amorçage des fissures de fatigue sous les chargements d'amplitude variable qu'elles supportent en service. Des surcharges incidentelles appartenant au domaine de la fatigue oligocyclique, peuvent toutefois arriver dans la vie d'une automobile (nid de poule, montée d'un trottoir à vive allure). L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence de telles surcharges sur la résistance à l'amorçage de fissures de fatigue dans le domaine de la fatigue à grand nombre de cycles (de 100.000 à 10.000.000 de cycles). L'objectif industriel à moyen terme est le développement d'une méthode de dimensionnement en fatigue permettant une prise en compte réaliste de ces surcharges. Face à la faible quantité de travaux expérimentaux trouvés sur les interactions fatigue oligocyclique/fatigue à grand nombre de cycles '', une base de données a été constituée grâce à une campagne d'essais réalisée sous différents cas de chargements réalistes d'amplitude constante et variable, avec et sans surcharges, sur des éprouvettes entaillées (Kt=2,5). La géométrie d'entaille définie ainsi que le matériau utilisé (acier ferrito-bainitique) sont représentatifs de ceux rencontrés sur les bras de suspensions automobiles permettant ainsi d'assurer une transférabilité vers les structures industrielles. Cette campagne d'essais a permis de mettre en évidence un effet néfaste des surcharges sur la résistance à l'amorçage d'une fissure pour certains cas de chargements. Une très forte sensibilité au rapport de charge utilisé a pu être mise en évidence. Les durées de vie observées correspondant majoritairement à une phase d'amorçage, celle-ci a été étudiée au travers de l'analyse du comportement cyclique du matériau, grâce à des essais à contraintes et déformations imposées sur éprouvettes lisses et entaillées. Ces essais ont permis de mettre en évidence l'apparition d'un effet de Rochet sur éprouvettes entaillées au bout d'un certain nombre de cycles conditionnant l'amorçage d'une fissure. L'effet néfaste des surcharges sur la tenue en fatigue peut s'expliquer par l'interaction surcharge/effet de Rochet : il a été montré que l'application de surcharges entraîne une diminution du nombre de cycles nécessaire au déclenchement du Rochet. Cette accélération fait suite à la propagation des bandes de Piobert-Lüders liée à l'application des surcharges augmentant localement la densité de dislocations, phénomène favorable à l'apparition du Rochet.