L’amorçage de fissures de fatigue, très étudiés dans la littérature, est un enjeu au cœur du monde industriel, car il régit la durée de vie en service des pièces soumises à des chargements cycliques. Toutefois, ces études n’impliquent pas nécessairement la détection de celui-ci, qui s’avère compliquée de par la finesse des moyens d’observation à mettre en œuvre pour son suivi, ainsi que la prise en compte des effets environnementaux.
Le matériau à l’étude est un alliage d’aluminium série 7000, très largement utilisé dans l’aéronautique pour ses propriétés mécaniques robustes couplées à sa densité faible. Certaines pièces de ce matériau voient leur environnement (température et humidité) évoluer au cours d’un cycle sol-air-sol. Les effets de ces changements ont déjà été étudiés en propagation, mais peu en amorçage. Il a notamment été montré par Saanouni[1], sous environnement similaire, l’activation de certains systèmes de glissement caractérisée par une rotation importante du réseau cristallin au proche voisinage du chemin de propagation. Ces travaux visent donc à étudier les effets de l’environnement afin de caractériser l’évolution des mécanismes en cause de l’amorçage de fissure de fatigue.
Pour répondre à cette problématique, des essais de fatigue sous différents environnements vont être réalisés. L’objectif est la détection de l’amorçage de fissures de fatigue à l’aide d’une méthode de suivi de potentiel électrique adaptée (Bär et Nahbein 2024[2]), à la nucléation d’une fissure en considérant un modèle d’endommagement non-linéaire et cumulatif de type Chaudonneret[3].
A partir de ces observations expérimentales, l’objectif est d’enrichir ce modèle d’endommagement afin de prendre en compte les effets humidité/température/vitesse de chargement. Cela permettra, ultimement, d’enrichir les modèles de fatigue pour le dimensionnement des pièces aéronautiques de ce matériau lors de la conception.
[1] - Sarah Saanouni, « Effet de l’humidité, de la température et de la fréquence sur la tenue en fatigue de l’alliage d’aluminium 7175 T7351. » ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique - Poitiers, 2021. Français. NNT : 2021ESMA0018. tel-03771729
[2] - Jürgen Bär, Mike Nahbein, “Multiple potential drop measurement – A new method for crack detection and crack length measurement”, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Volume 129, 2024, 104226, ISSN 0167-8442, https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2023.104226.
[3] – Madeleine Chaudonneret, “A Simple and Efficient Multiaxial Fatigue Damage Model for Engineering Applications of Macro-Crack Initiation”, Journal of Engineering Materials and Technology, Volume 115, Issue 4, 1993, 2904232, ISSN 009-4289, https://doi.org/10.1115/1.2904232
