Chap. 3.1 : effets de la fatigue

Question 1

Qu’est-ce que la fatigue ?

Answer 1

La fatigue se produit quand le matériau est soumis à charges répétées.
Les charges peuvent varier : leur fréquence, leur amplitude.

Question 2

Une façon de désigner la durée de vie d’un matériau ?

Answer 2

Nr : Le nb de cycles de charges nécessaires pour entraîner la rupture du matériau

Question 3

Quels sont les deux grands domaines de fatigue ?

Answer 3

• Fatigue d’endurance
• Fatigue oligocyclique

Question 4

Qu’est-ce que la fatigue d’endurance ?

Answer 4

L’amplitude des déformations reste dans le domaine d’élasticité. Nr > 10^5 cycles

Question 5

Qu’est-ce que la fatigue oligocyclique ?

Answer 5

L’amplitude des déformations dépasse le domaine d’élasticité : la durée de vie du matériau est donc plus courte : Nr < 10^4.

Question 6

Entre la traction et la compression, laquelle est la plus dommageable ?

Answer 6

La traction est + dommageable pour le matériau que la compression.
–> compression tend à refermer la faille.
+ Il y a de traction, + vite on arrive à la rupture

Question 7

Qu’est-ce que la limite d’endurance d’un matériau ?

Answer 7

Niveau d’amplitude de contrainte pour lequel la rupture n’intervient pas.
C’est aussi un nb de cycle supérieur à la durée de vie de la pièce

Question 8

Quelle courbe utilise-t-on pour déterminer la limite d’endurance d’un matériau ?

Answer 8

La courbe de Wöhler. On utilise l’asymptote horizontale pour déterminer σD

Question 9

Quels matériaux ne présentent pas de limite d’endurance ?

Answer 9

Les alliages de cuivre, d’aluminium, et certains plastiques.

Question 10

Phase de l’accommodation ?

Answer 10

La contrainte évolue avant de se stabiliser à nouveau. Soit :
- elle augmente : durcissement du matériau
- elle diminue : adoucissement du matériau

Au niveau micro : réorganisation des dislocations

Question 11

2 phases principales de la déformation ?

Answer 11

• Amorçage
• Propagation

Question 12

début de la phase d’amorçage ?

Answer 12

La sollicitation périodique conduit à des mouvements périodiques des grains en surface, ce qui crée des irrégularités : extrusions, intrusions en surface

Question 13

A quoi servent les extrusions/intrusions qui naissent en phase d’amorçage ?

Answer 13

Servent d’amorçage à des microfissures qui se développent par décohésion en cisaillement, à environ 45° de l’axe de sollicitation

Question 14

Impact sur les grains en surface de la phase d’amorçage ?

Answer 14

Les grains en surface sont déformés plastiquement, donc même en fatigue d’endurance, un amorçage peut se produire

Question 15

De quoi dépend l’amorçage ?

Answer 15

Etat de surface et défauts à la surface : rayures, jonction de plusieurs joints de grains, concentrations de contraintes …

Question 16

Phase de propagation :

Answer 16

Les dislocations se propagent dans le matériau jusqu’à sa rupture

Question 17

Comment calculer Nr ?

Answer 17

Nr = Na + Np
- Na : nb de cycles d’amorçage
- Np : nb de cycles de propagation

Question 18

Pour un matériau fragile, Nr ?

Answer 18

Nr = Na
car Np = 0

Question 19

Np d’un matériau ductile ?

Answer 19

bcp de cycles de propagation : Np important

Question 20

Indicateur utilisé ?

Answer 20

Kc : facteur d’intensité de contrainte

Question 21

K et sollicitation de fatigue ?

Answer 21

K varie pendant la sollicitation, en fonction de la géométrie de la fissure et celle de l’éprouvette.

A partir de ΔK, on peut déterminer la vitesse de propagation

Question 22

Qu’est-ce que le fluage ?

Answer 22

On soumet le matériau à une contrainte constante (en traction ou en compression à haute température. (T>Tf/2)

Question 23

Quel impact sur l’essai de fluage si on augmente considérablement la température ?

Answer 23

Réduction du temps de rupture :
- diffusion activée : les atomes se déplacent
- dislocations se déplacent plus facilement

Question 24

Fluage et joints de grains ?

Answer 24

Contrairement à un essai de traction, où les jdg perturbent les dislocations, lors d’un fluage avoir des jdg est problématique : la déformation se fait aux jdg par rupture intergranulaire.

–> les monocristaux résistent mieux

Question 25

Sur le graphe du Nr en fonction de l’amplitude de la contrainte, quelles sont les différentes phases de la courbe ?

Answer 25

• phase plate : pour amplitudes faibles. = les contraintes n’ont pas d’effet sur la durée de vie du matériau
• phase penchée : les contraintes ont un effet sur la durée de vie, et pour un nb de cycles donné, la rupture va survenir

Question 26

Sur le graphe du Nr en fonction de l’amplitude de la contrainte, où trouver la limite d’endurance ?

Answer 26

Sur le palier linéaire : = le seuil où les contraintes cessent d’avoir un effet sur la durée de vie en fatigue.

Une limite d’endurance par graphe.
Par mesure de sécurité, on prend toujours en dessous de la liite d’endurance

Question 27

Dans un essai en fissuration, où chercher ΔKs, l’amplitude seuil ?

Answer 27

Au début de la propagation = pour la contrainte la plus faible

Question 28

Dans un essai en fissuration, où chercher le ΔKc, le facteur d’intensité de la contrainte à la rupture ?

Answer 28

Valeur de K au dernier point de la courbe, divisé par 2

Question 29

Que faire pour linéariser une loi exponentielle type courbe de fluage ?

Answer 29

On utilise une échelle semi logarithmique avec des Ln