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Due to their interesting mechanical behavior (large strain, dissipative behavior ...) and their diversity, elastomers are more and more used in industry. In service conditions, rubber components are subjected to complex loadings. Therefore, understanding phenomena induced by multiaxial fatigue constitutes an important issue in the industrial conception's step. The material used in this work is a polychloroprene rubber, provided by Huchinson society and dedicated to silent-block's applications. This elastomer possess a dissipative component at large strains. This behavior is determined following two approaches : an analytic method, implying a simple calculation at a local point of a cylinder and a finite elements analysis implemented with ANSYS software. An experimental investigation in multiaxial fatigue is then realized to test the dissipated energy density as a multiaxial fatigue criterion. This parameter obtained interesting results. Haigh diagrams has been built to point out crystallization phenomenon. Post-mortem analyses has been carried out with a scanning electronic microscope and exposes morphological specificities related to the material's sollicitation.; Les élastomères présentent une diversité d'utilisation et des caractéristiques mécaniques spécifiques (grandes déformations, comportement dissipatif, ...) qui en font une famille de matériaux très utilisés dans l'industrie. Lors de leur fonctionnement, les pièces réelles subissent des sollicitations complexes. Comprendre les phénomènes induits par la fatigue multiaxiale constitue ainsi un enjeu important dans la phase de conception industrielle. Le matériau utilisé au cours de cette étude est un polychloroprène (CR), fourni par la société Hutchinson et présent dans les poulies découpleuses. Celui-ci possède une réponse dissipative en grandes déformations. Son comportement est modélisé à partir de lois de comportements viscohyperélastiques suivant deux approches : une méthode analytique impliquant un calcul simple en un point d'un cylindre et l'autre utilisant un calcul éléments finis implémenté dans ANSYS. Une campagne expérimentale en fatigue multiaxiale est alors réalisée, en traction-torsion afin de tester l'énergie dissipée comme critère de fatigue multiaxial. Celui-ci présente des résultats intéressants. Des diagramme de Haigh ont été établis afin de mettre en évidence le phénomène de cristallisation. Des analyses post-mortem ont été menés avec un microscope électronique à balayage et expose des spécificités morphologiques liées à la sollicitation vue par le matériau.

Models used for the fatigue assessment of spot-welded assembly only take into account geometrical parameters. Even so, residual stresses, microstructure of the Heat Affected Zone and notch root shape might be additional factors. This work consists in identifying the relevant parameters on the fatigue strength of spot welds made of High Strength Steel, to suggest welding conditions for an enhanced behaviour. To deeply analyze the tests results, methodologies and observation tools are developed: system to track the crack, SEM fractography and metallographic analysis. In the field of resistance spot welding, the primary structures observation enables to understand nugget growth formation. In some cases, solidification begins and occurs while current crosses the assembly. Many fatigue tests are carried out on tensile shear spot welded assembly made of Dual Phase steel. By the associated use of different observation tools, the welding conditions effect and the predominant influence factors are highlighted. There is few welding conditions influence on the propagation stage ; a reliability based model is proposed for this step. The initiation stage is a crucial step. An adapted weld cycle enables to obtain an enhanced fatigue behaviour thanks to an advantageous modification of the residual stresses field at notch root, by keeping admissible total weld time on component. These results open important outlooks for an industrial application.; Les principaux modèles de comportement en fatigue des assemblages soudés par point ne prennent en compte que des paramètres géométriques. Or, les contraintes résiduelles, la microstructure de la Zone Affectée Thermiquement et la forme du fond d'entaille sont, a priori, autant de facteurs d'influence supplémentaires. L'objectif de ce travail est la compréhension des facteurs prédominants de la tenue en fatigue des assemblages soudés par point en acier THR, afin de proposer des conditions de soudage permettant un comportement amélioré. Pour analyser finement les résultats d'essais, des méthodologies et des outils d'observation sont développés : suivi de fissure, fractographie MEB, analyse métallographique. En soudage, l'observation des structures primaires permet de comprendre la formation du point de soudure. Dans certains cas, la solidification débute alors que le courant est encore délivré à l'assemblage. De nombreux essais de fatigue sont réalisés sur des assemblages de traction-cisaillement en acier Dual Phase pour étudier l'influence des conditions de soudage. Par l'utilisation combinée des différents outils, l'effet des conditions de soudage et les principaux facteurs d'influence sur la durée de vie de l'assemblage sont dégagés. L'étape de propagation de fissure est peu sensible aux conditions de soudage, une modélisation fiabiliste de cette étape est proposée. L'amorçage de fissure se révèle être l'étape cruciale. Un cycle de soudage adapté permet d'obtenir un comportement en fatigue amélioré grâce à une modification favorable du champ de contraintes résiduelles en fond d'entaille , tout en gardant des séquences de soudage sur composant acceptables. Ces résultats ouvrent de réelles perspectives d'application industrielle.

International audience; The aim of this present paper is the fractographic analysis of cracks in a carbon black filled natural rubber under fatigue loading conditions. In order to determine the crack growth mechanism, the microstructural state behind the crack tip should be analysed. Here, an experimental method that consists in cutting the crack tip during its observation with a scanning electron microscope is proposed. The crack tip opening is performed using two different energetic sources in order to break cross-links between the macromolecules. The first source is mechanical: the sample is stretched on a simple tensile apparatus. The second one is the electronic beam. Observation results indicate that cavitation is the fatigue damage which drives crack growth. The cavitation mechanism is initiated by the decohesion of the oxides and the mould.; Cet article présente des analyses fractographiques de fissures de fatigue dans le caoutchouc naturel chargé aux noirs de carbone. Afin d’identifier les mécanismes de propagation de fissure, il est nécessaire de connaître l’état de la microstructure autour du fond de fissure. Nous avons donc mis au point une technique permettant de micro-découper le fond de fissure lors d’observations au microscope électronique à balayage (MEB). Cette technique utilise simultanément l’énergie mécanique apportée par l’étirement statique de l’éprouvette dans le MEB et l’énergie fournie par la concentration du faisceau électronique du MEB sur la zone d’observation. Les résultats de ces observations montrent que l’endommagement par fatigue au fond de fissure est dû à la cavitation engendrée par la décohésion entre la matrice polymère et les oxydes.

The subject of this thesis aims at looking further into current knowledge on the interactions solid metal/molten metal and more particularly to study the fatigue behaviour of martensitic steel T91 in a liquid lead-bismuth environment. This study lies with the European project MEGAPIE-TEST (MEGAwatt PIlot Experiment) which aims to prove the feasibility of a lead-bismuth spallation target.We developed an experimental set-up which allowed fatigue tests experiments at 300°C in the lead-bismuth eutectic (Pb 45%w, Bi 55%w). This eutectic contributes to decrease the fatigue life of the T91 steel and to increase the speed of cracking. The lead-bismuth eutectic changes the mechanisms of nucleation-growth of the short cracks through a suppression of effectiveness of the microstructural barriers. A change in the mode of cracking was also observed in the fatigue tests propagation when the crack tip is wet by the molten metal. We think that the molten metal modifies the crack tip by locating the plastic deformation.However, the harmful effect of the molten metal on the fatigue behaviour of material attenuates for low levels of stress and a pre-oxidation of the surface of material seems a promising way to explore to improve the fatigue resistance in the molten metal.; Le sujet de thèse vise à approfondir les connaissances actuelles sur les interactions métal solide / métal liquide et plus particulièrement à étudier le comportement en fatigue de l'acier martensitique T91 dans un environnement de plomb-bismuth liquide. Ce sujet s'inscrit dans le cadre du projet MEGAPIE (MEGAwatt PIlot Experiment) qui veut démontrer la faisabilité d'une cible de spallation en plomb-bismuth liquide.Nous avons développé un dispositif expérimental qui a permis la réalisation d'essais de fatigue oligocyclique et de fatigue propagation à 300°C dans l'eutectique plomb-bismuth (Pb 45%masse, Bi 55%masse). Ce milieu contribue à diminuer la durée de vie en fatigue oligocyclique de l'acier T91 et augmenter la vitesse de fissuration. La présence de l'eutectique Pb-Bi modifie les mécanismes de germination-croissance des fissures courtes , notamment en supprimant l'efficacité des barrières microstructurales. Un changement du mode de fissuration a également été observé lors des essais de fatigue propagation lorsqu'il y a mouillage du front de fissure par le métal liquide. Nous pensons que le métal liquide modifie l'activité du fond de fissure en localisant la déformation plastique.Toutefois, l'effet néfaste du métal liquide sur le comportement en fatigue du matériau s'atténue pour des niveaux de déformations faible et nous montrons également qu'une pré-oxydation de la surface du matériau semble une voie à explorer pour l'amélioration de la tenue en fatigue dans un métal liquide.

The subject of this thesis aims at looking further into current knowledge on the interactions solid metal/molten metal and more particularly to study the fatigue behaviour of martensitic steel T91 in a liquid lead-bismuth environment. This study lies with the European project MEGAPIE-TEST (MEGAwatt PIlot Experiment) which aims to prove the feasibility of a lead-bismuth spallation target.We developed an experimental set-up which allowed fatigue tests experiments at 300°C in the lead-bismuth eutectic (Pb 45%w, Bi 55%w). This eutectic contributes to decrease the fatigue life of the T91 steel and to increase the speed of cracking. The lead-bismuth eutectic changes the mechanisms of nucleation-growth of the short cracks through a suppression of effectiveness of the microstructural barriers. A change in the mode of cracking was also observed in the fatigue tests propagation when the crack tip is wet by the molten metal. We think that the molten metal modifies the crack tip by locating the plastic deformation.However, the harmful effect of the molten metal on the fatigue behaviour of material attenuates for low levels of stress and a pre-oxidation of the surface of material seems a promising way to explore to improve the fatigue resistance in the molten metal., Le sujet de thèse vise à approfondir les connaissances actuelles sur les interactions métal solide / métal liquide et plus particulièrement à étudier le comportement en fatigue de l'acier martensitique T91 dans un environnement de plomb-bismuth liquide. Ce sujet s'inscrit dans le cadre du projet MEGAPIE (MEGAwatt PIlot Experiment) qui veut démontrer la faisabilité d'une cible de spallation en plomb-bismuth liquide.Nous avons développé un dispositif expérimental qui a permis la réalisation d'essais de fatigue oligocyclique et de fatigue propagation à 300°C dans l'eutectique plomb-bismuth (Pb 45%masse, Bi 55%masse). Ce milieu contribue à diminuer la durée de vie en fatigue oligocyclique de l'acier T91 et augmenter la vitesse de fissuration. La présence de l'eutectique Pb-Bi modifie les mécanismes de germination-croissance des fissures courtes , notamment en supprimant l'efficacité des barrières microstructurales. Un changement du mode de fissuration a également été observé lors des essais de fatigue propagation lorsqu'il y a mouillage du front de fissure par le métal liquide. Nous pensons que le métal liquide modifie l'activité du fond de fissure en localisant la déformation plastique.Toutefois, l'effet néfaste du métal liquide sur le comportement en fatigue du matériau s'atténue pour des niveaux de déformations faible et nous montrons également qu'une pré-oxydation de la surface du matériau semble une voie à explorer pour l'amélioration de la tenue en fatigue dans un métal liquide.