Search

International audience; Experimentally, zirconium-based alloys oxidation kinetics is sub-parabolic, by contrast with the Wagner theory which predicts a parabolic kinetics.Two finite element models have been developed to simulate this phenomenon: the diffuse interface model and the sharp interface model. Both simulate parabolic oxidation kinetics.The growth stress effects on oxygen diffusion are studied to try to explain the gap between theory and experience. Taking into account the influence of the hydrostatic stress and its gradient into the oxygen flux expression, sub-parabolic oxidation kinetics have been simulated. The sub-parabolic behaviour of the oxidation kinetics can be explained by a non-uniform compressive stress level into the oxide layer.

International audience; Micromechanical simulations of polycrystalline zirconia using the finite element method are performed in order to obtain the stresses at the grain scale of a zirconium oxide layer, since these microstresses are important for damage prediction of the layer and then oxidation kinetics. The crystallographic texture of the layer of monoclinic zirconia is taken into account. The results show that even under high compressive macroscopic stresses, the microstresses can contribute to lateral cracking promoted by the presence of tetragonal zirconia.

International audience; The aim of this work is to study the influence of crystallographic and morphological textures on the evaluation of the residual stresses in zirconium oxide layers by finite element computations. This is studied for thermal stresses at two scales: at a macroscopic scale to obtain the first residual stresses order and at a microscopic scale in order to obtain second residual stresses order, i.e. the intragranular stresses, but also to assess the equivalent behavior of the polycrystalline oxide by homogenization procedures. The results show that for thin layers: 1) the analytical formulas commonly used to derive the residual stresses from strain measurements can be used if the assumptions on the thermo-elastic properties of the oxide layer are correct; 2) computations on polycrystalline aggregates of zirconia give better assessments of the thermo-elastic properties of the polycrystalline oxide and showed that there is no influence of the morphological texture; 3) a large spread in intragranular stress distribution can be observed in the layer; this stress level should be integrated to the failure analysis of the zirconium oxide layers.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Un critère local d'arrêt de fissure a récemment été proposé dans la littérature pour simuler la propagation de fissure de clivage dans un acier bainitique faiblement allié : la fissure se propage tant que la contrainte principale maximale atteint une contrainte critique dépendant de la température. Des essais d'arrêt de fissure isothermes ont été réalisés sur des différentes géométries. L'étude proposée montre que application du critère sur ces configurations permet de bien prédire les vitesses de propagation ainsi que les sauts de fissure à l'arrêt obtenus expérimentalement.

National audience; L’effet Portevin - Le Chatelier apparaît dans de nombreux matériaux métalliques àdiverses températures. On présente dans cet article différentes simulations numériques de cet effeteffectuées pour différents alliages (aluminium, acier, superalliage base nickel). Si le modèle utiliséreste le même, les paramètres de la loi de comportement et les méthodes d’identification de cesparamètres varient entre les différents matériaux. Les échelles d’étude varient également de lamicrostructure jusqu’à la pièce pour application aéronautique.

International audience

International audience

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Les aciers au C-Mn sont sujets au phénomène de vieillissement sous déformation, qui est à l'origine de la localisation de la plasticité sous forme de bandes de Piobert-Lüders (vieillissement statique) ou d'instabilités de Portevin - Le Chatelier (vieillissement dynamique). Le matériau présente alors une sensibilité négative à la vitesse de déformation ainsi qu'une chute de la ténacité à 200 °C. Cette étude propose de prendre en compte le vieillissement statique et dynamique dans la loi de comportement, à l'aide du modèle de Mac Cormick. Les simulations par éléments finis de l'essai de traction simple permettent de reproduire les effets de localisation de la déformation de type Lüders ou Portevin – Le Chatelier (PLC) ainsi que la sensibilité négative à la vitesse de déformation. Une étude numérique des éprouvettes CT a permis de montrer l'influence du vieillissement statique et dynamique sur le développement de la plasticité en pointe de fissure.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Quatorze essais de chocs thermiques sur disques pré-fissurés ont été réalisés. Ils ont permis de mettre en évidence la dépendance à la géométrie de la ténacité à l'arrêt lorsque ce paramètre est déterminé à partir d'une analyse élasto-statique. Cette dépendance provient des effets dynamiques : en effet l'amplification dynamique en fin de propagation dépend de la complaisance initiale de l'éprouvette. L'analyse en dynamique et en élasto-viscoplastique montre que la contrainte locale en pointe de fissure augmente avec l'avancée de la fissure lorsque celle-ci se propage dans la zone de fort gradient, vers la zone ductile. Ce résultat rend difficile toute interprétation élasto-statique de l'arrêt de fissure d'où l'introduction d'une contrainte critique de clivage, de type RKR, en pointe de fissure qui évoluerait avec la température. Les premiers résultats obtenus, avec ce critère, montrent une assez bonne corrélation entre les résultats expérimentaux et les simulations numériques.

International audience; The assessment of some industrial security components often needs to predict theinitiation of brittle crack. A second level of security can be achieved in predicting crack arrest,especially when crack initiates in local brittle zone and extends towards tougher materialzones. In this case, one observed the so-called “pop-in” phenomenon [4], which comes fromlimited brittle crack propagation. Since brittle crack propagates at speed about 10% ofdilatational wave speed, elastic waves can be triggered, so it is necessary to investigate if theymay influence the crack advance and arrest.; Assurer l‘intégrité des structures et composants industriels passe par la considérationde la présence de défauts et par la détermination des conditions d’amorçage, de propagationet d’arrêt des fissures dues à la présence de ces défauts. Notre étude est motivée par laprédiction de la propagation dynamique et de l’arrêt de fissures dans les composantsindustriels de grande taille. Il s’agit d’étudier l’extension instable de ces fissures lorsqu’elless’amorcent dans des zones locales fragiles et de prédire leur arrêt dû en particulier à deszones plus tenaces. La propagation instable et limitée de fissure est associée au phénomène ditde « pop-in » [4]. Par ailleurs, ces fissures se propageant à des vitesses de l’ordre de 10% dela vitesse des ondes de pression dans le matériau, il est donc nécessaire de déterminer le rôlede la dynamique du phénomène dans la propagation et l’arrêt de ces fissures.

International audience

International audience

International audience

Models allowing the prediction of the failure of structures by crack propagation were first introduced in the 50's using linear fracture mechanics whose principles were first proposed by Griffith (1920). This approach was extended to non-linear cases (plasticity and viscoplasticity) in the 70's based on the work of Rice (J or C* integrals); it has been largely adopted by the industry. However this so called global approach cannot deal with all practical cases and cannot explain all experimental observations as, for instance, the warm pre-stress effect (WPS). The local approach to fracture, which relies on a fine analysis of strains, stresses and damage of highly solicited regions (cracks, notches...) of structures is an alternative which allows to solve problems encountered while applying the global approach. It has been developed since the 80's in particular in France. Important research efforts are currently undertaken in this field in Europe (France, Germany), United States and Japan. This book presents several aspects of the local approach to fracture: damage mechanisms, experimental techniques, damage evolution law and failure criteria, modeling of damage, numerical simulation. This work is the result of a collective work carried out by the best French specialists (École des Mines de Paris, Ecole Centrale Paris, ENS Cachan, Université de Louvain, INSA Lyon, ONERA, EDF).