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Étude expérimentale et numérique de singularités géométriques sur la tenue en fatigue de joints soudés bout à bout en Ti-6Al-4V

Authors
  • Bodlet, Natan
Publication Date
Sep 25, 2023
Source
Hal-Diderot
Keywords
Language
French
License
Unknown
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Abstract

Cette thèse de doctorat présente l’étude expérimentale et numérique de la tenue en fatigue d’un joint soudé bout à bout par faisceau d’électrons en Ti-6Al-4V, d’épaisseur 5 mm. Les configurations étudiées sont : « as-welded » et avec passe de lissage, sollicitées à la limite de fatigue par la méthode des paliers, à 106 cycles à R=0,1. L’objectif de l’étude est de faire le lien entre le CND de production et la fatigue. Les singularités géométriques : pied de cordon, racine de cordon et porosités gazeuses à morphologie sphérique sont les sites d’amorçages. Une décorrélation de l’effet de la géométrie, des contraintes résiduelles et de la microstructure induites par le procédé est réalisée. Des essais avec désalignements et caniveaux ont permis d’exacerber les raccordements, dont les géométries réalistes et idéalisées sont confrontées au moyen des critères de fatigue. Des défauts artificiels de type électroérosion, fraise et foret sont usinés, ils sont employés pour la fabrication de clusters de défauts (interaction défaut/défaut), de défauts isolés (effet de taille de défaut) et viennent compléter l’analyse des porosités (interaction défaut/surface). L’effet du ligament est étudié et la taille de défaut équivalente proposée par Murakami fait l’objet d’une discussion. Des essais sous vide avec défauts sont menés afin d’apporter des éléments de compréhension à la criticité moindre des défauts internes. L’étude aboutit à la formulation d’un critère de fatigue multiaxial et non local intégrant une valeur locale de contraintes et une grandeur de dispersion (écart-type) caractérisant l’hétérogénéité des contraintes présentes dans le volume d’intégration, une stratégie d’identification est proposée. Le critère (écriture et identification) est éprouvé par les singularités précédentes ainsi que par des éprouvettes cylindriques entaillées. Il montre sa pertinence par rapport aux approches par gradient et moyenne sur le volume. Il permet in fine, une réflexion plus fondamentale sur l’origine de l’hétérogénéité des contraintes faisant intervenir la notion de volume structurel.

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