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International audience; Différents superalliages monocristallins à base Ni à teneur en Re variée, sont étudiés et comparés à diverses échelles après des essais de fluage à rupture ou interrompus. Le but est de comprendre le rôle du Re sur les propriétés mécaniques sur une large gamme de températures (de 760 à 1150°C). Les analyses sont axées sur les différentes évolutionsmicrostructurales et les mécanismes de déformation mis en jeu au cours des essais.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Cette étude consiste à caractériser expérimentalement et modéliser la propagation de fissure en plasticité généralisée en cherchant notamment à déterminer un critère de bifurcation de fissure. Nous nous intéressons tout d'abord à optimiser un dispositif expérimental existant pour réaliser des essais biaxiaux sur éprouvettes en croix à 900°C. Nous présentons ici la méthodologie expérimentale mise en place ainsi que les premiers résultats de cette campagne d'essais. Sous les conditions de hautes températures, certaines pièces aéronautiques subissent des chargements sévères nécessitant de prendre en compte des fissures de fatigue. Ces conditions provoquent une forte plastification dans la zone de propagation de fissures rendant inopérantes les méthodes de modélisation de la propagation de fissures en condition de plasticité confinée. Ainsi, une étude sous les conditions de plasticité généralisée en fatigue s'impose. Le matériau retenu pour l'étude est un superalliage à base de Cobalt, le HAYNES 188. Le dispositif expérimental est constitué d'une machine de fatigue biaxiale coplanaire, d'un microscope optique permettant l'observation in situ de la fissuration et d'un système de chauffage par induction. Les essais ont été effectués sur des éprouvettes cruciformes à entaille centrale. L'un des paramètres influant sur le déroulement des essais est l'homogénéité du champ de température dans l'éprouvette. Le but est d'obtenir un champ thermique aussi uniforme que possible dans la zone de propagation de la fissure, et d'améliorer cette homogénéité par rapport au dispositif existant. Pour se faire, nous avons conçu un inducteur spécifique. Une mesure par thermographie infrarouge a montré que cet inducteur permet de réduire le gradient thermique au niveau de la zone utile de l'éprouvette. Les essais ont été réalisés sous sollicitations biaxiales séquentielles. Ces séquences sont pilotées en charge (F) ou en déplacement (U) à l'aide de capteurs LVDT. Une première séquence sous sollicitation équibiaxiale (RU=U1/U2=1 ou RF=F1/F2=1) donne naissance à une fissure se propageant le long d'une bissectrice de l'éprouvette. Ensuite, un changement du rapport de charge (R ?1), induit la bifurcation de fissure. Cette deuxième séquence est utile pour l'étude de la bifurcation. La symétrie de l'éprouvette et du chargement conduit à la formation de deux fissures qui s'amorcent à partir de chaque entaille et se développent symétriquement par rapport à celle-ci. La symétrie des fissures observées et l'analyse du champ de température indiquent que le centrage du chauffage est a priori correct. Les fissures obtenues présentaient une large ouverture et une zone de plasticité mettant en évidence le chargement en plasticité généralisée. On observe dans cette zone le développement d'un réseau de microfissures. Ces observations sont proches des mécanismes observés pour des essais de propagation de fissure en plasticité généralisée effectués sous sollicitations uniaxiales (éprouvettes de type SENT) à 900°C pour le même matériau. Nous avons privilégié le suivi optique pour analyser la propagation de fissure pour les essais réalisés en biaxial. En effet, en se basant sur les photos capturées in situ, une mesure de la longueur de la fissure propagée a,correspondant au nombre de cycles associé N, a été déduite. La connaissance de l'évolution de la longueur de fissure a(N), permet de déduire la vitesse de propagation de fissure en faisant l'approximation da/dN=

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National audience; Cette étude consiste à caractériser expérimentalement et modéliser la propagation de fissure en plasticité généralisée en cherchant notamment à déterminer un critère de bifurcation de fissure. Nous nous intéressons tout d'abord à optimiser un dispositif expérimental existant pour réaliser des essais biaxiaux sur éprouvettes en croix à 900°C [1]. Nous présentons ici la méthodologie expérimentale mise en place ainsi que les premiers résultats de cette campagne d'essais.

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International audience; Les dépôts des revêtements projetés sont le plus souvent réalisés à chaud (jet plasma, faisceau d'électron...) ou avec des échauffements locaux importants au cours du dépôt (cold spray). Lors de l'utilisation des pièces, la température étant généralement différente de la température de dépôt, l'écart de coefficients de dilatation thermique entre les couches du système conduit à un état de ...

International audience; The aim of this work is to clarify the role of microstructure heterogeneity in the initiation and growth of cracks in a lost foam cast A319 for low cycle fatigue (LCF) loading condition. Because 2D analysis fail to establish the scenario of damage events, this study is based on 3D in situ analysis using synchrotron X-ray tomography during LCF test performed at 200°C. If X-ray tomography is now an established technique to study damage development in 3D, its application for relatively high temperature cyclic tests has never been done so far. Initial 3D observations of damage show that the cracks that lead to fracture initiate near large pores and propagate into the hard particles 3D network of the eutectic regions.

International audience; The relationships between heat treatment parameters and microstructure, and between microstructure and mechanical properties were investigated in the SMO43 disc P/M superalloy. Various heat treatments were applied to this superalloy to determine the effect of the solution temperature on the grain size, and of the cooling path and aging temperature on the ' precipitates distribution. Microstructural features were characterised through the careful study of ' precipitation. Fatigue crack growth tests with dwell time were performed at high temperature for comparison of the mechanical properties of some selected microstructures.

International audience; Thermal fatigue experiments have been carried out on a single-edge wedge specimen of the SiMo cast iron to reproduce the conditions experienced by exhaust manifolds during operation. The leading edge temperature was cycled between 20 and 750 °C and the temperature distribution on the specimen surface was measured by thermocouples throughout the thermal cycle. Due to the complexity of the loading and interaction effects between cracks, numerical simulation of crack propagation and shielding effects in multicracked structures appear a useful way to analyze this problem. Therefore, 3D thermo-mechanical computation was performed with the finite element code ABAQUS of both un-cracked and multicracked specimen. This computation allowed us to assess the temperature, stresses and strains distribution over a thermal fatigue specimen and the estimation of the crack growth rate using the energy criteria based on the calculation of the J-integral crack tip.

International audience; Thermal–mechanical fatigue (TMF) testing is a good method to decrease the number of isothermal tests for non-isothermal behaviour laws identification. Based on experimental results of the TMF Standard European Working Group, this study aims to investigate the impact of thermal gradients on mechanical heterogeneity within the gage length specimen. The quality of the TMF test is examined by an energy criterion related to error bounds for nonlinear behaviour. A sensitivity analysis is then made for a given behaviour law identified on a TMF test to answer to the above question. Moreover the geometric instability phenomenon, already noticed by Sheffler and Coffin, is modelled herein.

International audience; This study investigates the thermal-mechanical fatigue (TMF) behaviour of a titaniummatrix composite, SCS6/Ti-6242 aimed to be used in future jet engines by Snecma. TheTMF tests conditions under stress control are chosen to simulate the actual loading ofthe composite part in a compressor disc during engine operation. Observations offracture surfaces are consistent with a failure controlled by fibre fracture and matrixmicro-cracks. A finite element model is made to estimate the stress in the variouscomponents based on the Transformation Analysis Model of Dvorak. A complexredistribution occurs under thermal mechanical cycle due to viscoplasticity of Ti-6242matrix. This is a major input for damage models to predict lifetime under these complexloading conditions.

International audience; The lifetime to initiate an engineering crack in a component is usually predicted from Coffin-Manson curves using smooth specimens for low-cycle fatigue. However this procedure has to be examined carefully when cracks initiate from defects, such as inclusions or pores that are inherited from the manufacturing process. A special methodology has been developed for defects occurring in turbine discs made from powder metallurgy nickel base superalloys [1-3]. A probabilistic life prediction model was so built combining measurements of the distribution of defect size and a simple fracture mechanics approach to assess small crack growth, as done by Murakami [4] for high cycle fatigue. A key issue is to know whether defects should be considered as cracks of equivalent area. The investigation carried out in [1] has shown that this approximation was effective in describing fatigue life under small scale yielding.

International audience; This paper investigates ....

National audience; Fatigue design of structures for high temperature service resorts to modelling based on elasto-viscoplasticity constitutive laws. The new model describes complex anisothermal cyclic loadings, accounting for viscosity on a large range of strain. The new constitutive law that has been developed for nodular cast iron, is intended for the design of automotive parts for high temperature service.

National audience; Le travail présenté ici porte sur le développement d'une nouvelle loi de comportement mécanique élastoviscoplastique. Cette dernière est développée dans le but de dimensionner à la fatigue thermomécanique des structures de l'industrie automobile travaillant à hautes températures en décrivant au mieux la viscosité sur une large gamme de sollicitation. Ce nouveau modèle a été implémenté dans le code Abaqus en se basant sur l'algorithme du retour radial. Des simulations thermomécaniques ont été ensuite réalisées sur des collecteurs d'échappement et ont permis de prédire la tenue dimensionnelle ainsi que les zones à risque du point de vue fissuration.

International audience; A new elasto-viscoplastic behaviour law and its numerical integration scheme have been developped. Our aim is to design hot automotive components with a good description of all the viscous effects for a wide load range. This new model has been integrated in the Abaqus code thanks to a return-mapping algorithm. Thermo-mechanical simulations performed on exhaust manifolds had led to good estimation of the component lifetime; Le travail présenté ici porte sur la détermination et l'intégration numérique d'une loi de comportement mécanique élasto-viscoplastique. Cette dernière est développée dans le but de dimensionner à la fatigue thermomécanique des structures de l'industrie automobile en décrivant au mieux la viscosité sur une large gamme de sollicitation. Ce nouveau modèle a été implémenté dans le code Abaqus en se basant sur l'algorithme du retour radial. Des simulations thermomécaniques ont été ensuite réalisées sur des collecteurs d'échappement et ont permis de statuer avec succès sur la durée de vie de la structure.

23-24 mai 2007; National audience

23-24 mai 2007; National audience

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Le travail présenté ici porte sur le développement d'une nouvelle loi de comportement mécanique élasto-viscoplastique. Cette dernière est développée dans le but de dimensionner à la fatigue thermomécanique des structures de l'industrie automobile travaillant à hautes températures en décrivant au mieux la viscosité sur une large gamme de sollicitation. Ce nouveau modèle a été implémenté dans le code Abaqus en se basant sur l'algorithme du retour radial. Des simulations thermomécaniques ont été ensuite réalisées sur des collecteurs d'échappement et ont permis de prédire la tenue dimensionnelle ainsi que les zones à risque du point de vue fissuration.

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In this study, we evaluate the thermal fatigue resistance of Superwaspaloy and we model its damage in such loading to provide the industrial partner (SEP) "tools" to evaluate the lifetime of blades of turbo engine VULCAIN. First, the damage of Superwaspaloy was studied by considering a volume element subjected to various critical mechanical and thermal loads. Life material is discussed considering the influence of various parameters: type of stress, temperature, frequency of loading and environment. From micrographic observations, we identify the damage mechanisms and explain their dependence on parameters of test conditions. Comparing the results of isothermal and anisothermal low cycle fatigue tests allows us to better understand the mechanisms involved in anisothermal fatigue and identify some trends to model life. Then the Superwaspaloy is studied by thermal fatigue on a specially design thermal fatigue rig. We exhibit the results for two specimen geometries with emphasis on mechanisms of cracks initiation and propagation. On the basis of metallographic observations, we propose a description of material damage in the case of cyclic thermal loading. Finally, we outline the damage modelling of Superwaspaloy under thermal fatigue. We suggest two models based on damage mechanics to describe the life of thermal fatigue test. The first one is based on the theory of internal variable of damage (Chaboche model) and evaluates the rupture of specimens considering the cumulative fatigue damage and creep. The second one describes the progress of a crack in the rupture of a microstructural element considering the interaction of fatigue damage, creep and oxidation. These two models are identified and tested using the results obtained with isothermal tests and anisothermal low cycle fatigue. Finally, they are applied to thermal fatigue of structures to verify their ability to assess the damage of the material.; Dans cette étude, nous évaluons la résistance à la fatigue thermique du Superwaspaloy et modélisons son endommagement sous de telles sollicitations afin de fournir au partenaire industriel (SEP) des “outils” permettant d'évaluer la durée de vie des aubes des turbopompes du moteur VULCAIN. L'endommagement du Superwaspaloy est d'abord étudié en considérant un élément de volume critique soumis à différents chargements mécanothermiques. L'endurance du matériau est discutée en rendant compte de l'influence de divers paramètres : type de sollicitation, température d'essai, fréquence de sollicitation, environnement. A partir des observations micrographiques, nous identifions les mécanismes d'endommagement et expliquons leur dépendance des paramètres de sollicitation. La comparaison des résultats de fatigue oligocyclique isotherme et anisotherme nous permet de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu en fatigue anisotherme et de dégager quelques tendances pour modéliser la durée de vie. Le Superwaspaloy est ensuite étudié en fatigue thermique sur un banc de fatigue thermique de conception originale. Nous exposons les résultats obtenus pour deux géométries d'éprouvette en insistant sur les mécanismes d'amorçage et de propagation des fissures. Sur la base d'observations métallographiques, nous proposons une description de l'endommagement du matériau dans le cas de sollicitations thermiques cycliques. Enfin, nous exposons la modélisation de l'endommagement du Superwaspaloy en fatigue thermique. Nous proposons deux modèles basés sur la mécanique de l'endommagement pour décrire la durée de vie des éprouvettes de fatigue thermique. Le premier repose sur la théorie de la variable interne du dommage au sens de Chaboche, et évalue la ruine des éprouvettes en considéra nt le cumul des dommages de fatigue et de fluage. Le second décrit l'avancée d'une fissure par la ruine d'un élément microstructural sous l'interaction des dommages de fatigue, de fluage et d'oxydation. Ces deux modèles sont identifiés et testés à l'aide des résultats obtenus en fatigue oligocyclique isotherme et anisotherme. Finalement, ils sont appliqués aux structures de fatigue thermique pour vérifier leur aptitude à évaluer l'endommagement du matériau.

In this study, we evaluate the thermal fatigue resistance of Superwaspaloy and we model its damage in such loading to provide the industrial partner (SEP) "tools" to evaluate the lifetime of blades of turbo engine VULCAIN. First, the damage of Superwaspaloy was studied by considering a volume element subjected to various critical mechanical and thermal loads. Life material is discussed considering the influence of various parameters: type of stress, temperature, frequency of loading and environment. From micrographic observations, we identify the damage mechanisms and explain their dependence on parameters of test conditions. Comparing the results of isothermal and anisothermal low cycle fatigue tests allows us to better understand the mechanisms involved in anisothermal fatigue and identify some trends to model life. Then the Superwaspaloy is studied by thermal fatigue on a specially design thermal fatigue rig. We exhibit the results for two specimen geometries with emphasis on mechanisms of cracks initiation and propagation. On the basis of metallographic observations, we propose a description of material damage in the case of cyclic thermal loading. Finally, we outline the damage modelling of Superwaspaloy under thermal fatigue. We suggest two models based on damage mechanics to describe the life of thermal fatigue test. The first one is based on the theory of internal variable of damage (Chaboche model) and evaluates the rupture of specimens considering the cumulative fatigue damage and creep. The second one describes the progress of a crack in the rupture of a microstructural element considering the interaction of fatigue damage, creep and oxidation. These two models are identified and tested using the results obtained with isothermal tests and anisothermal low cycle fatigue. Finally, they are applied to thermal fatigue of structures to verify their ability to assess the damage of the material.; Dans cette étude, nous évaluons la résistance à la fatigue thermique du Superwaspaloy et modélisons son endommagement sous de telles sollicitations afin de fournir au partenaire industriel (SEP) des “outils” permettant d'évaluer la durée de vie des aubes des turbopompes du moteur VULCAIN. L'endommagement du Superwaspaloy est d'abord étudié en considérant un élément de volume critique soumis à différents chargements mécanothermiques. L'endurance du matériau est discutée en rendant compte de l'influence de divers paramètres : type de sollicitation, température d'essai, fréquence de sollicitation, environnement. A partir des observations micrographiques, nous identifions les mécanismes d'endommagement et expliquons leur dépendance des paramètres de sollicitation. La comparaison des résultats de fatigue oligocyclique isotherme et anisotherme nous permet de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu en fatigue anisotherme et de dégager quelques tendances pour modéliser la durée de vie. Le Superwaspaloy est ensuite étudié en fatigue thermique sur un banc de fatigue thermique de conception originale. Nous exposons les résultats obtenus pour deux géométries d'éprouvette en insistant sur les mécanismes d'amorçage et de propagation des fissures. Sur la base d'observations métallographiques, nous proposons une description de l'endommagement du matériau dans le cas de sollicitations thermiques cycliques. Enfin, nous exposons la modélisation de l'endommagement du Superwaspaloy en fatigue thermique. Nous proposons deux modèles basés sur la mécanique de l'endommagement pour décrire la durée de vie des éprouvettes de fatigue thermique. Le premier repose sur la théorie de la variable interne du dommage au sens de Chaboche, et évalue la ruine des éprouvettes en considéra nt le cumul des dommages de fatigue et de fluage. Le second décrit l'avancée d'une fissure par la ruine d'un élément microstructural sous l'interaction des dommages de fatigue, de fluage et d'oxydation. Ces deux modèles sont identifiés et testés à l'aide des résultats obtenus en fatigue oligocyclique isotherme et anisotherme. Finalement, ils sont appliqués aux structures de fatigue thermique pour vérifier leur aptitude à évaluer l'endommagement du matériau.

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