Résumé :

 

 L’étude des propriétés en fatigue est essentielle afin de garantir la fiabilité et la durabilité des structures soumises à des sollicitations cycliques, en particulier dans milieux considérés comme sévères (ex. milieu marin). La caractérisation de la tenue en fatigue par des essais classiques est consommatrice en temps et nécessite une grande quantité d’éprouvettes à tester. A titre d’exemple, l’obtention d’une courbe de fatigue à l’aide de la méthode classique (i.e., méthode « staircase ») en utilisant une machine de traction compression servo hydraulique, peut prendre environ 24 jours.

Pour surmonter ces contraintes, la méthode d’auto-échauffement, fondée sur des mesures thermométriques sous sollicitations cycliques, permet une estimation rapide de la limite d’endurance, tout en prenant en compte les mécanismes de dissipation d’énergie associés à l’endommagement en fatigue. Cette approche nécessite qu’une seule éprouvette et peut être menée en une seule journée.

L’un des objectifs principaux de cette étude est de mettre en évidence l’effet de l’hydrogène sur les propriétés en fatigue en utilisant la méthode d’auto-échauffement. Cela revient donc à montrer dans un premier temps l’effet de l’hydrogène sur la courbe d’auto-échauffement du matériau étudié. D’autres objectifs doivent être atteints à terme notamment l’identification des mécanismes conduisant à l’amorçage de fissure en fatigue polycyclique en présence d’hydrogène ainsi que l’adaptation du modèle probabiliste à deux échelles permettant de prédire les propriétés en fatigue en tenant compte de l’effet d’hydrogène.

Dans la littérature, diverses études se sont intéressées à l’effet de l’hydrogène sur les matériaux métalliques. Les résultats présentés dans [1], montre l’effet de l’hydrogène sur les propriétés mécaniques du Nickel. En effet, il a été prouvé que la présence d’hydrogène dans ce matériau entraîne une perte de ductilité ainsi que la diminution de sa résistance à la rupture. Une autre étude menée dans [2], met en évidence l’effet de l’hydrogène sur la durée de vie en fatigue des aciers austénitiques : leurs durées de vie augmentent lorsqu’ils sont chargés en hydrogène. Concernant les alliages à mémoire de forme, l’article [3] met en évidence l’effet de l’hydrogène sur la courbe d’auto-échauffement de l’alliage Ni-Ti. Le matériau chargé en hydrogène a une courbe d’auto-échauffement différente du matériau non chargé.

Dans notre étude, nous mettons l’accent sur l’effet de l’hydrogène sur la courbe d’auto-échauffement d’un acier martensitique. A cet effet, nous allons tout d’abord présenter le matériau, le protocole de chargement en hydrogène, qui nécessite d’appliquer un revêtement sur le matériau, puis les configurations étudiées ainsi que la méthode d’auto-échauffement. Enfin, une comparaison entre des différentes courbes d’auto-échauffement obtenues est établie.

 

Mots clefs : Auto-échauffement, fatigue polycyclique, acier martensitique, hydrogène

 

Références :

 

[1]        A. Oudriss, « L’hydrogène dans les matériaux métalliques », Aussois, 2025.

[2]        C. Skipper, G. Leisk, A. Saigal, et D. Matson, « Effect of internal hydrogen on fatigue strength of type 316 stainless steel », 2008.

[3]        P. Mostofizadeh et al., « Fatigue analysis of shape memory alloys by self-heating method », International Journal of Mechanical Sciences, vol. 156, p. 329‑341, juin 2019, doi: 10.1016/j.ijmecsci.2019.04.012.

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