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

Science des matériaux, bases de l'étude de la rupture fragile, de la fatigue, du fluage des matériaux.

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Jérémy Dumoulin

Fichier Détails

Cartes-fiches	17
Langue	Français
Catégorie	Physique
Niveau	Université
Crée / Actualisé	08.03.2014 / 08.03.2014
Lien de web	https://card2brain.ch/box/sdm_defaillances_en_service_rupture_fragile_fatigue_fluage
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Quelles sont les différences entre un faciès de rupture fragile et un faciès de rupture ductile?

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Ductile : Cavitation et striction

Fragile : rupture nette

Pourquoi la contrainte à la rupture de plusieurs échantillons fragiles identiques est-elle si variable?

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

Quels sont les 3 modes de rupture fragile?

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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)

Quand une fissure se propage-t-elle?

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Si le bilan énergétique est favorable : K >= Kc

Qu'est ce que la tenacité? Le facteur d'intensité de contrainte? ( Définition et formule détaillée)

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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

Quelles sont les 2 raisons qui font qu'il y a rupture même si la contrainte est inférieure à la résistance mécanique?

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1. K>Kc

2. Concentration de contraintes en front de fissure Kt

Expliquez la résilience et comment la mesurer.

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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.

Certains matériaux présentent une transition ductile/fragile. Sous l'influence de quel paramètre? Citez des exemples et contre exemples et leur spécificité.

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

Qu'est-ce que la fatigue?

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

Donnez les 2 types de fatigue leurs caractéristiques.

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

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

Les essais de fatigue sont représentés sur quelle courbe? Certains matériaux présentent une limite d'endurance. Expliquez.

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)

Quels sont les 2 lois empiriques de la fatigue?

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

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

Quelle règle faut-il appliquer en fatigue si la contrainte est variable au cours du temps?

Règle de Miner de l'endommagement cumulé.

Qu'est-ce que le fluage?

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.

Quand le fluage est-il important?

A haute température. Soit T = Tf/2

Un essai de fluage (fait à température fixée) permet de tracer la courbe de fluage. Quelles données peut-on lire ou extraire de la courbe?

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

Quelle est l'origine microscopique du fluage?

1. Diffusion des atomes et des lacunes

2. Montée des dislocations (mécanisme le plus important)

3. Glissement des dislocations (comme à basse température)

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