Un modèle micromécanique pour la nucléation de fissures en fatigue polycyclique

A micromechanical model for crack nucleation in high cycle fatigue

Laboratoire de Mécanique de Lille (LML), UMR 8107, 59655 Villeneuve d'Ascq, France

Auteur de correspondance : eric.charkaluk@univ-lille1.fr

Reçu : 15 Mars 2007
Accepté : 7 Juin 2007

Résumé

Une approche multiéchelle de la fatigue multiaxiale en endurance illimitée est proposée. Elle vise à rendre compte des mécanismes couplés de plasticité et d'endommagement qui surviennent le long des Bandes de Glissement Persistantes (BGP). L'endommagement, qui est couplé avec la plasticité, est modélisé comme la conséquence de la croissance de microcavités le long des BGP. Le critère de fatigue macroscopique proposé correspond à une condition de nucléation d'une fissure à l'interface BGP/matrice, et est obtenu pour le schéma d'homogénéisation de Kröner. On montre le rôle de la contrainte moyenne et de la pression hydrostatique en fatigue à grand nombre de cycles. Cette dépendance est ici liée à la prise en compte des micromécanismes d'endommagement. Enfin, on présente quelques illustrations dans le cas particulier des trajets de chargement affines. Des comparaisons du critère obtenu avec des résultats expérimentaux montrent la pertinence de l'approche.

Abstract

A multiscale approach of multiaxial fatigue in unlimited endurance is proposed. It allows to take into account coupled plasticity and damage mechanisms which occur at the scale of Persistent Slip Bands (PSB). The damage is modelled as the consequence of microvoids growth along PSBs. The proposed macroscopic fatigue criterion, which corresponds to microcracks nucleation at the PSB-matrix interface, is derived by using Kröner homogenization scheme. The role of a mean stress and of the hydrostatic pressure in high cycle fatigue is shown. This dependence is related to the damage micro-mechanisms. Finally, some illustration concerning the particular case of affine loadings is presented. Comparisons of the obtained criterion with experimental data shown the relevance of the approach.