3 • Les propriétés
des métaux
62
3.1 Les propriétés mécaniques
qu’il subit atteignent un niveau modeste par rapport à sa capacité de
résistance statique. On se heurte alors au phénomène de « fatigue » en
face duquel il est nécessaire d’être vigilant car s’il se développe progressivement dans le temps (et parfois sur de très longues durées) il conduit
généralement à une rupture brutale.
L’analyse des conditions dans lesquelles se produit une rupture par fatigue montre que l’on doit distinguer un stade important qui est celui au
cours duquel une fissure se propage jusqu’à diminuer la section travaillante au point de provoquer la rupture brutale de la pièce. Cette propagation peut se faire à partir d’une microfissure :
– créée par les sollicitations de fatigue; c’est la phase d’amorçage inclue
dans le processus de fatigue. Les sollicitations de fatigue, lorsqu’elles
dépassent un certain seuil, provoquent des mouvements de dislocations
dans les grains favorablement orientés par rapport à la contrainte principale (même si la sollicitation nominale est inférieure à la limite d’élasticité). Au voisinage de la surface, ces glissements débouchent et créent
des irrégularités de surface. Ces dernières engendrent des concentrations de contrainte sur lesquelles vont se former les microfissures responsables de l’amorçage. Ces données expliquent pourquoi ce dernier
apparaît généralement en surface des pièces (parfois avec l’aide d’une
anomalie géométrique (angle vif, marque, coup de meule…) mais la
présence d’un défaut sous jacent (inclusion relativement grossière par
exemple) peut être à son origine si la concentration de contrainte qu’il
provoque est suffisante. Toutes ces possibilités confèrent à l’amorçage
un caractère aléatoire qui justifie en partie le caractère statistique des
résultats des essais de fatigue;
– préexistante (fissure dans une soudure, tapure de traitement thermique
ou de rectification…). La mécanique de la rupture a alors permis de
relier la vitesse de propagation de la fissure à la valeur instantanée ΔK 1 de
l’amplitude de variation du facteur d’intensité de contrainte (sous sollicitation de fatigue) par l’intermédiaire de la loi dite de PARIS :
da/dN = α × ΔK 1
n
avec :
a = longueur de la fissure;
des métaux
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3.1 Les propriétés mécaniques
qu’il subit atteignent un niveau modeste par rapport à sa capacité de
résistance statique. On se heurte alors au phénomène de « fatigue » en
face duquel il est nécessaire d’être vigilant car s’il se développe progressivement dans le temps (et parfois sur de très longues durées) il conduit
généralement à une rupture brutale.
L’analyse des conditions dans lesquelles se produit une rupture par fatigue montre que l’on doit distinguer un stade important qui est celui au
cours duquel une fissure se propage jusqu’à diminuer la section travaillante au point de provoquer la rupture brutale de la pièce. Cette propagation peut se faire à partir d’une microfissure :
– créée par les sollicitations de fatigue; c’est la phase d’amorçage inclue
dans le processus de fatigue. Les sollicitations de fatigue, lorsqu’elles
dépassent un certain seuil, provoquent des mouvements de dislocations
dans les grains favorablement orientés par rapport à la contrainte principale (même si la sollicitation nominale est inférieure à la limite d’élasticité). Au voisinage de la surface, ces glissements débouchent et créent
des irrégularités de surface. Ces dernières engendrent des concentrations de contrainte sur lesquelles vont se former les microfissures responsables de l’amorçage. Ces données expliquent pourquoi ce dernier
apparaît généralement en surface des pièces (parfois avec l’aide d’une
anomalie géométrique (angle vif, marque, coup de meule…) mais la
présence d’un défaut sous jacent (inclusion relativement grossière par
exemple) peut être à son origine si la concentration de contrainte qu’il
provoque est suffisante. Toutes ces possibilités confèrent à l’amorçage
un caractère aléatoire qui justifie en partie le caractère statistique des
résultats des essais de fatigue;
– préexistante (fissure dans une soudure, tapure de traitement thermique
ou de rectification…). La mécanique de la rupture a alors permis de
relier la vitesse de propagation de la fissure à la valeur instantanée ΔK 1 de
l’amplitude de variation du facteur d’intensité de contrainte (sous sollicitation de fatigue) par l’intermédiaire de la loi dite de PARIS :
da/dN = α × ΔK 1
n
avec :
a = longueur de la fissure;