SDM - Défaillances en service : rupture fragile, fatigue, fluage

Les différences d'état de surface (pour un même matériaux) sont analogues à des fissures qui créent des amorces de rupture.

I - Traction (ouverture)

II - Cisaillement dans le plan et perpendiculaire au front de fissure (Cisaillement)

III - Cisaillement dans le plan et parallèle au front de fissure (Vissage)

Si le bilan énergétique est favorable : K >= Kc

K = Y.σ.sqr(π.a), Y: facteur géométrique ; a: profondeur de la fissure

Kc = sqr(E.Gc), Gc: énergie de fissuration par unité de surface

1. K>Kc

2. Concentration de contraintes en front de fissure Kt

La résilience permet d'évaluer la résistance aux chocs facilement et de manière peu coûteuse en pratiquant un essai de Charpy. Cependant le lien qu'elle entretient avec la ténacité est mince.

Avec l'augmentation de la température certains matériaux deviennent ductiles : acier, nylon (structure cc, hc). D'autres non : cuivre aluminium (structure cfc)

C'est une déformation plastique au cours du temps due à une contrainte cyclique (90% des cas de défaillance des métaux)

Fatigue mégacyclique : σmax <Re (rupture au dessus de 10 000 cycles)

Fatigue oligocyclique : σmax >Re (rupture avant 10 000 cycles)

On représente les essais de fatigue sur une courbe de Wöhler : amplitude σ0 en fonction du nombre de cycles à la rupture Nf.

Les matériaux qui ont une limite d'endurance sont ceux qui en dessous d'une certaine contrainte ne présentent pas rupture par fatigue (nombre de cycle infinis)

Fatigue mégacyclique : Loi de Basquin : Δσ . Nf^a = cste1

Fatigue oligocyclique : Loi de Coffin-Manson : ΔEpsilon . Nf^b = cste2

Règle de Miner de l'endommagement cumulé.

C'est la déformation plastique au cours du temps due à une contrainte constante σ<Re. C'est le principal facteur limitant de la durée de vie des pièces.

A haute température. Soit T = Tf/2

3 plages de fluage : primaire (écrouissage) - secondaire (régime stationnaire) - tertaire (striction, caviation et rupture.

La vitesse de fluage minimale

La durée de vie avant rupture

*On remarque que la durée de vie avant rupture est influencée par la contrainte et la température

1. Diffusion des atomes et des lacunes

2. Montée des dislocations (mécanisme le plus important)

3. Glissement des dislocations (comme à basse température)