Tesis: "Contrainte multiaxiale"

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Beurrot-Borgarino, Stéphanie. "Cristallisation sous contrainte du caoutchouc naturel en fatigue et sous sollicitation multiaxiale". Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00835499.

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Resumen

Le caoutchouc naturel est connu pour ses excellentes propriétés mécaniques en fatigue multiaxiale et celles-ci sont généralement attribuées à sa faculté à cristalliser sous contrainte. Cependant, le lien entre la cristallisation sous contrainte et les propriétés mécaniques du caoutchouc naturel n'a jamais été établi. L'objectif de cette thèse est donc de comprendre l'origine des excellentes propriétés en fatigue multiaxiale du caoutchouc naturel chargé au noir de carbone, en considérant deux échelles d'étude fines, par opposition à l'échelle macroscopique généralement considérée. La première partie de la thèse est dédiée aux mécanismes de propagation des fissures de fatigue uniaxiale et de dissipation d'énergie à l'échelle des fissures et micro-fissures ; ces mécanismes sont déterminés grâce à des essais originaux de propagation in-situ observés au microscope électronique à balayage. Dans la deuxième partie de la thèse, la cristallisation sous contrainte est étudiée à l'échelle macromoléculaire, en déformation quasi-statique multiaxiale d'une part et en fatigue uniaxiale d'autre part, par des essais de diffraction des rayons X réalisés au synchrotron Soleil. Les différentes caractéristiques des cristallites, c'est-àdire leur taille, orientation, nombre et paramètres de mailles sont mesurées lors des différents essais mécaniques. Il apparaît qu'en déformation multiaxiale, les cristallites sont de même taille et ont les même paramètres de maille que celles nucléées en déformation uniaxiale, mais leur orientation varie fortement avec la multiaxialité de la déformation et n'est pas influencée par le chemin de déformation. Enfin, on montre qu'en fatigue uniaxiale, les caractéristiques des cristallites évoluent avec le nombre de cycles, différemment en fonction des extensions minimales et maximales imposées à chaque cycle.

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Beurrot, Stéphanie. "Cristallisation sous contrainte du caoutchouc naturel en fatigue et sous sollicitation multiaxiale". Ecole Centrale de Nantes, 2012. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00835499.

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Resumen

Le caoutchouc naturel est connu pour ses excellentes propriétés mécaniques en fatigue multiaxiale et celles-ci sont généralement attribuées à sa faculté à cristalliser sous contrainte. Cependant, le lien entre la cristallisation sous contrainte et les propriétés mécaniques du caoutchouc naturel n’a jamais été établi. L’objectif de cette thèse est donc de comprendre l’origine des excellentes propriétés en fatigue multiaxiale du caoutchouc naturel chargé au noir de carbone, en considérant deux échelles d’étude fines, par opposition à l’échelle macroscopique généralement considérée. La première partie de la thèse est dédiée aux mécanismes de propagation des fissures de fatigue uniaxiale et de dissipation d’énergie à l’échelle des fissures et micro-fissures ; ces mécanismes sont déterminés grâce à des essais originaux de propagationin-situ observés au microscope électronique à balayage. Dans la deuxième partie de la thèse, la cristallisation sous contrainte est étudiée à l’échelle macromoléculaire, en déformation quasi-statique multiaxiale d’une part et en fatigue uniaxiale d’autre part, par des essais de diffraction des rayons X réalisés au synchrotron Soleil. Les différentes caractéristiques des cristallites, c’est-à-dire leur taille, orientation, nombre et paramètres de mailles sont mesurées lors des différents essais mécaniques. Il apparaît qu’en déformation multiaxiale, les cristallites sont de même taille et ont les même paramètres de maille que celles nucléées en déformation uniaxiale, mais leur orientation varie fortement avec la multiaxialité de la déformation et n’est pas influencée par le chemin de déformation. Enfin, on montre qu’en fatigue uniaxiale, les caractéristiques des cristallites évoluent avec le nombre de cycles, différemment en fonction des extensions minimales et maximales imposées à chaque cycle
Natural rubber is well-known for its excellent mechanical properties in multiaxial fatigue and those are generaly attributed to the ability of the material to crystallize when strained. However, the relationship between strain-induced crystallization and mechanical properties of natural rubber has never been established. The aim of this thesis is therefore to understand the origin of the great multiaxial fatigue properties of carbon black-filled natural rubber, by considering two small scales of study, as opposed to the macroscopic scale generally considered. The first part of this thesis is dedicated to uniaxial crack growth and energy dissipation mechanisms at the cracks and micro-cracks scale ; those mechanisms are determined thanks to original in-situ propagation tests observed with scanning electron microscope. In the second part of the thesis, strain-induced crystallization is studied at the macromolecular scale, in static multaxial deformation on the one hand and in uniaxial fatigue on the other hand, thanks to X-ray diffraction measurements performed at the Soleil synchrotron facility. The characteristics of crystallites, i. E. Their size, orientation, number and lattice parameters, are measured during the different mechanical tests. We observe that in multiaxial deformation, the crystallites are similar in size and have the samei lattice parameters than those nucleated in uniaxial deformation, but their orientation strongly varies with the multiaxiality of the deformation and is not influenced by the loading path. Finally, we show that in uniaxial fatigue, the characteristics of the crystallites evolve with the number of cycles, differently depending on the minimum and maximium stretch ratios reached at each cycle

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Niamchaona, Wichian. "Modélisation de l'influence des défauts de surface sur le comportement en fatigue de nuances d'acier innovantes". Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC086.

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Resumen

L’innovation de l’industrie métallurgique des aciers pour le secteur automobile passe par la fabrication de nuances d’acier à haute résistance telle que le grade CP800. Les nuances d’acier sont très sensibles, du point de vue de leur comportement en fatigue, à la présence d’un défaut de surface comme ceux générés par la mise en forme des pièces ou par la découpe des tôles. Des défauts de plusieurs types et de différentes tailles, similaires à ceux rencontrés lors du poinçonnage ou de l’emboutissage des tôles, ont été reproduits par électroérosion sur des éprouvettes de la nuance d’acier CP800. Ces éprouvettes font l’objet de notre étude en fatigue sur les plans numérique et expérimental. La modélisation de l’influence de ces défauts en fatigue utilise les deux approches globale et de type plan critique de la fatigue multiaxiale, et avec prise en compte du gradient des contraintes.La simulation numérique vise à établir les champs des contraintes et leurs gradients au voisinage des défauts analysés expérimentalement. La prise en compte des gradients des contraintes permet aux critères de fatigue multiaxiaux une prévision du comportement réel en fatigue beaucoup plus juste de cette nuance d’acier en présence de défauts de surface. Prendre en compte l’influence du gradient de contrainte est indispensable pour une prévision correcte de la limite de fatigue du matériau à haute résistance en présence d’un défaut de petite taille
The steel manufacturers develop nowadays high strength steels as CP800 grade for automotive applications for the purpose of lightening vehicles. Such steels are strongly sensitive from the fatigue behaviour point of view to the surface defects generated by metal forming or cutting of steel sheets. Surface defects of different types and sizes were machined by electroerosion on CP800 specimens so that they are similar to the surface defects observed on steel sheets after stamping or cutting. The present study deals with the numerical and the experimental fatigue behaviour simulation of these specimens.The defect influence modelisation about the steel fatigue behaviour uses either the critical plane approach or the integral approach in multiaxial fatigue.The stress gradient influence contributes also to the fatigue life prediction of the defective simples.The numerical simulation aims to assess stress states and stress gradient fields within the tested specimens in the vicinity of their own surface defects. Accounting for stress gradients strongly improves the ability of multiaxial fatigue criteria to accurately predict the actual fatigue resistance of defective specimens. It shows also that multiaxial criteria have to be calibrated over fatigue test results with high stress gradients to properly predict the fatigue behaviour of high strength steel with surface small defect

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Koutiri, Imade. "Effet des fortes contraintes hydrostatiques sur la tenue en fatigue des matériaux métalliques". Phd thesis, Paris, ENSAM, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00599125.

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Resumen

Ces travaux de thèse traitent des effets des fortes contraintes hydrostatiques sur la tenue en fatigue à grand nombre de cycles des matériaux métalliques. Il s'agit d'étudier, d'une part, l'effet de la contrainte moyenne (et plus particulièrement des fortes contraintes moyennes ou forts rapports de charge) et, d'autre part, l'effet de la biaxialité. Dans une première partie, une campagne d'essais importante est réalisée sur deux matériaux, un alliage d'aluminium de fonderie AlSi7Cu05Mg03 et un alliage d'aluminium corroyé 2024-O. L'effet de la contrainte moyenne et de la biaxialité (dans le cas de chargement de traction biaxiale) sur le comportement en fatigue à grand nombre de cycles (FGNC) des matériaux est caractérisé. Une attention particulière est portée à la description et à l'analyse des mécanismes d'endommagement. Une étude des modélisations existantes dans la littérature est réalisée visant à donner un aperçu sur leurs capacités à prendre en compte les effets des fortes contraintes hydrostatiques. Une modélisation adéquate est ensuite proposée pour le cas particulier de l'alliage d'aluminium de fonderie étudié. Basé sur une approche probabiliste, elle permet de refléter la compétition entre les différents mécanismes d'endommagement locaux observés et de rendre compte efficacement des effets de moyenne et de biaxialité. Les observations conduites sur différents alliages métalliques ont également montré, pour les plus forts rapports de charge, qu'un endommagement généré lors du premier quart de cycle pouvait modifier les conditions d'apparition d'une fissure. Un critère de fatigue basé sur un couplage plasticité-endommagement à l'échelle mésoscopique est alors mis en place. Il rend compte des principales tendances expérimentales notamment celles relatives au chargement de traction biaxiale.

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Belmehdi, Yassine. "CONTRIBUTION A L'IDENTIFICATION DE NOUVEAUX INDICATEURS DE DEFAILLANCE DES MODULES DE PUISSANCE A IGBT". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00988332.

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L'électronique de puissance a un rôle de plus en plus grandissant dans les systèmes de transports : voitures électriques et hybrides, trains et avions. Pour ces applications, la sécurité est un point critique et par conséquent la fiabilité du système de puissance doit être optimisée. La connaissance du temps de fonctionnement avant défaillance est une donnée recherchée par les concepteurs de ces systèmes. Dans cette optique, un indicateur de défaillance précoce permettrait de prédire la défaillance des systèmes avant que celle-ci soit effective. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la caractérisation électromécanique des puces de puissance IGBT et MOSFET. L'exploitation de cette caractérisation devrait permettre, à plus long terme, de mettre en évidence un indicateur de l'état mécanique des assemblages de puissance à des fins de fiabilité prédictive.

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Billaudeau, Thomas. "Fatigue multiaxiale des matériaux à défauts : mécanismes et critère d'endurance". Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2326.

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Ce travail a pour objectif la mise en place d'un critère d'endurance multiaxiale pour des matériaux métalliques contenant des défauts. Une étude expérimentale a permis de déterminer l'influence de la géométrie des défauts sur le seuil d'endurance, en traction et en torsion. L'observation des mécanismes a révélé l'existence du Stade I de la fatigue aux défauts, entraînant la nécessité de considérer la création de fissure dans les plans de glissement du matériau. Le critère est alors défini par une prise en compte de l'état de contrainte local, par l'intermédiaire des parties déviatorique et hydrostatique du tenseur, associée au gradient de la contrainte hydrostatique. La prise en compte de ce gradient décrit bien l'influence des défauts sur la limite d'endurance. Le critère a été validé pour des défauts de différentes morphologies (en forme et en taille), sous différents chargements (traction, torsion et traction/torsion) et pour différents matériaux
This project aims to formulate a multiaxial fatigue criterion for metallic materials containing defects. An experimental study highlighted the influence of their geometry on the fatigue limit, under tension and under torsion. The observation of the mechanisms revealed the fatigue Stage I part of the cracks at defects, implying the necessary consideration of the creation of cracks in the material slip system. The criterion is defined by the local stress state, by mean of both deviatoric and hydrostatic part of the tensor, together with the gradient of the hydrostatic part. This gradient explains the influence of the defects on the fatigue limit. The criterion has been validated for defects of different morphologies (size and shape) under different loadings (tension, torsion and tension/torsion) and for different materials

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Weber, Bastien Boivin Maurice. "Fatigue multiaxiale des structures industrielles sous chargement quelconque". Villeurbanne : Doc'INSA, 2004. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=weber.

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Herbland, Thibault. "Une méthode de correction élastoplastique pour le calcul en fatigue des zones de concentration de contraintes sous chargement cyclique multiaxial non proportionnel". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00479991.

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La première étape d'un calcul de durée de vie en fatigue oligocyclique consiste à obtenir l'historique des contraintes et des déformations sur des points jugés critiques. Pour éviter des calculs complets par éléments finis (force brute) particulièrement longs, les corrections élasto-plastiques locales évaluent ces historiques en un temps très court. Les approches existantes manquant de précision, une nouvelle méthode de calcul qui s'inspire des modèles d'homogénéisation a été proposée. Elle a été implémentée dans le code de calcul ZéBuLoN et validée sur des cas de charge quelconques en multiaxial non proportionnel aléatoire, ce qui n'est le cas d'aucune autre méthode de la littérature. Ces historiques servent d'entrée aux méthodes de prévision de durée de vie. Un nouvel algorithme de comptage de cycles a été utilisé pour extraire une série de cycles d'un chargement multiaxial aléatoire. Il s'agit d'une technique de rainow qui permet de conserver toutes les composantes du chargement, et de définir un "cycle" dans l'espace des contraintes déviatoriques. Des calculs de durée de vie ont été réalisés pour évaluer la pertinence de l'ensemble de la chaîne de calcul ainsi constituée. On montre pour finir des applications à une pièce industrielle (bras de châssis de grue).

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Prisacari, Vasile-Ionut. "Modelisation de la relaxation partielle de la contrainte moyenne et essais biaxiaux sur l’Inco718DA". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLN006/document.

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Resumen

Pour améliorer la caractérisation et le dimensionnement des disques de turbines pour les moteurs d’avion, le motoriste Safran Aircraft Engines (SAE) développe des modèles de comportement, des lois d’endommagement et des critères de fatigue plus adaptés aux chargements réels. Pour aider à cette démarche, le but de cette étude est de développer un modèle de plasticité adapté à l'Inco718DA (un alliage à base nickel utilisé dans la fabrication des turbines haute pression), capable de représenter différents chargements (monotone, cyclique symétrique et non-symétrique). La proposition puis l'identification du modèle a été possible grâce à une campagne expérimentale favorisant des tests complexes et innovants aux essais de fatigue nombreux et coûteux. Les essais faits incluent un essai monotone avec décharges élastiques, un essai multi-niveau à Rε=-1 et deux essais multi-niveau à Rε=0 pour mieux caractériser la relaxation de la contrainte moyenne et un essai pour quantifer le rochet. Le comportement cyclique du matériau a été identifié en utilisant un écrouissage cinématique non saturant avec des éléments s'inspirant de la surface mémoire de Chaboche. Un des défis a été d'obtenir des boucles stabilisées "pointues" dans un régime de plasticité cyclique saturante, en utilisant une évolution du paramètre Γ en fonction de la déformation plastique équivalente maximale (prefacteur du terme de rappel de la loi d'écrouissage cinématique).Une deuxième difficulté apparaît dans la description de la relaxation de la contrainte moyenne, phénomène complexe avec un impact considérable sur la durée de vie en fatigue. Dans le chapitre 3, un modèle est proposé pour la caractérisation de la relaxation partielle de la contrainte moyenne. Une originalité du modèle est l'idée que la relaxation incomplète est une conséquence directe de la différence entre la charge et la décharge de la boucle de hystérésis. Le paramètre choisi pour décrire cette différence a été le préfacteur du terme de rappel Γ, pour lequel la thermodynamique donne de la liberté. Par rapport à d'autres lois d'écrouissage confirmées, notre modèle présente l'avantage d'utiliser un seul terme de rappel, mais avec une formulation plus complexe. En plus, le modèle est incrémental (écrit en taux/en vitesse), il peut donc prendre en compte des chargements complexes tels que aléatoires ou plus simplement tels que dans les essais multi-niveaux pilotés en déformation. Dans le dernier chapitre de la thèse, une campagne biaxiale vaste est présentée, avec les développements pour réaliser des essais biaxiaux pilotés en déformation. La campagne biaxiale a été réalisée sur des éprouvettes cruciformes en utilisant des capteurs LASER et des mesures de champs mono et stéréo analysées en utilisant la Corrélation d'Images Numeriques (CIN). Pour analyser la relaxation de la contrainte moyenne en biaxial un moyen de mesure et de contrôle fiable a dû être développé, adapté aux déformations plastiques élevées qui apparaissent dans la région d'intérêt de l'éprouvette. En utilisant la corrélation d'images intégrée (I-CIN) avec des fonctions de forme adaptées sur un seul élément et des calculs sur GPU, on a obtenu des fréquences de mesure de 100~Hz. En plus, avec sa précision et vitesse, I-CIN a été une technique adaptée pour contrôler une machine d'essais multiaxiale hydraulique. Un résultat important obtenu quand on a réalisé des essais equi-biaxiaux pilotés en déformation a été l'observation d'une relaxation de la contrainte moyenne très faible par rapport au cas uniaxial. Ce résultat doit être pris en compte dans les études futures avec des calculs éléments finis sur l'éprouvette complète
To improve the characterization and design of aircraft engine turbine disks, the propulsion systems manufacturer Safran Aircraft Engines (SAE) develops constitutive equations, damage laws and fatigue criteria that are more adapted to real loadings. As part of this effort, the purpose of the current study is to develop a plasticity model for Inco718DA (a nickel-based alloy used in the manufacturing of high-pressure turbine disks), capable of representing several loading conditions (monotonic, symmetrical and non-symmetrical cyclic loading). The identification of the model was possible thanks to a uniaxial campaign, favoring a few but complex, innovative, tests to numerous costly fatigue tests. The tests we performed include a monotonic test with elastic discharges, a multi-level Rε = -1 test and two multi-level Rε = 0 tests that better quantify the mean stress relaxation and a test to identify ratcheting. The cyclic behavior was identified using a non-saturating kinematic hardening law with elements of Chaboche's memory surface. One of the challenges was to obtain sharp stabilized loops in a saturated cyclic plasticity regime, which was possible using parameter Γ evolving with respect to the maximum equivalent plastic strain, in the back-stress of kinematic hardening rule.A second difficulty appears in the description of mean stress relaxation, which has a considerable impact on fatigue lifetime. In chapter 3, a model is proposed for the description of the incomplete mean stress relaxation. One of the originalities is the idea that incomplete mean stress relaxation is a direct consequence of the difference between the loading and the unloading part of the hysteresis loop. The parameter we used to describe this difference, was the prefactor of the back-stress term Γ, for which the thermodynamics allows liberty. When compared to confirmed kinematic hardening laws that model non-zero mean stress relaxation, our model presents the advantage of using only one backstress, even if its description is more complex. Moreover, the model is incremental (written in a rate form in chapter 3 section 5) so it can take into account complex loadings such as multi-level strain-controlled tests.In the last chapter of the thesis, a vast biaxial campaign is presented, along with developments to make biaxial strain-controlled tests. The biaxial campaign was performed on cross-shaped samples using LASER sensors, mono and stereo full-field measurements using Digital Image Correlation (DIC). In order to analyze biaxial mean stress relaxation, a reliable measurement and control method had to be developed for the high plastic strains occurring in the region of interest of the sample. By using an Integrated-DIC (I-DIC) algorithm with adequate shape functions on one element and GPU computations we were able to obtain measurement frequencies of 100 Hz. Moreover, with its precision and speed, I-DIC proved to be a suitable technique for controlling a biaxial hydraulic machine. An important result obtained when performing equi-biaxial I-DIC strain-controlled tests was that there was very little biaxial mean stress relaxation, with respect to the uniaxial case. This result will have to be taken into account in future studies when performing finite element computations of the whole sample

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Weber, Bastien. "Fatigue multiaxiale des structures industrielles sous chargement quelconque". Lyon, INSA, 1999. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1999ISAL0056/these.pdf.

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Resumen

Le travail présenté traite de la fatigue multiaxiale. Il a pour but l'estimation de la durée de vie de structures industrielles soumises à tout type de chargement, du cas le plus simple, uniaxial et périodique, au cas le plus général et le plus complexe, multiaxial et à amplitude variable. La première partie présente une analyse, à partir d'une recherche bibliographique, des critères de fatigue multiaxiaux en contraintes. Elle regroupe 37 critères classés en trois familles : les critères empiriques, ceux de type plan critique et ceux d'approche globale. 24 critères ont été validés à l'aide d'une banque de données constituée de 233 essais de fatigue multiaxiaux tirés eux aussi de la littérature. La deuxième partie traite de la prise en compte de l'effet du gradient de contrainte dans les critères de fatigue multiaxiaux. Basée sur une proposition existante, l'introduction de l'effet du gradient dans les deux critères du LMSo est réalisée. Ces critères sont validés sur des essais multiaxiaux de flexion-torsion. Une méthode est proposée pour estimer le gradient de contrainte en tout point d'une structure complexe calculée par éléments finis dans le but de pouvoir appliquer ces critères avec gradient au cas des structures industrielles. La dernière partie concerne les évolutions et la validation de la méthode en contraintes d'estimation de durée de vie en fatigue multiaxiale d'amplitude variable proposée par le LMSo. Une première évolution de la méthode est établie. Elle est basée sur le principe du calcul et du cumul de dommage par plan physique. L'étude de l'influence de la variable de comptage, qui permet l'identification et l'extraction des cycles de contraintes de la séquence multiaxiale, aboutit à une seconde évolution, qui permet de s'affranchir du problème du choix de la variable de comptage. Elle réalise, plan par plan, le comptage des cycles, le calcul puis le cumul du dommage. Ces évolutions nécessitent d'utiliser un critère de type plan critique. L'ensemble des travaux est réuni et intégré sous la forme d'un logiciel industriel, Sollife, qui permet de modéliser le comportement en fatigue de structures complexes. Deux exemples industriels valident le logiciel. Les résultats obtenus sont encourageants. Ils montrent l'importance des effets de mise en forme et ouvrent de nombreuses perspectives
The work of thesis deals with multiaxial fatigue. Its purpose is the fatigue life assessment of industrial structures submitted to any kind of solicitations, from the most basic case, which is uniaxial and periodical, to the most general one, which is multiaxial and of variable amplitude. The first part is dedicated to the study of multiaxial fatigue stress-based criteria. 37 criteria issued from the literature are analysed. They are divided into empirical, critical plane and global approaches. 24 criteria are validated through 233 multiaxial fatigue tests issued also from the literature. The second part aims at taking into account the stress gradient effect within the multiaxial criteria formulation. Similarly to some recent work, the stress gradient effect is introduced within the Laboratory's criteria. These propositions are validated through combined bending-torsion tests. A proposition is made to calculate the stress gradient field from finite elements results obtained over any complex industrial structure. The third part describes the evolution of the Laboratory's fatigue life prediction method under multiaxial random loading. The first step presents a plane per plane damage accumulation. The fatigue damage is calculated and cumulated on physical planes. The second step shows the influence of the so-called counting variable on the fatigue life prediction results, and leads to a new concept: the cycle counting and the damage assessment are performed plane per plane. This procedure avoids the dependence of the choice of the counting on the life assessments. A critical plane approach criterion is required for these latter methods. This work is integrated to an industrial software called Sollife allows one to simulate the fatigue behaviour of any complex structure. The first results are in good assessment with experiments. They show the important effect of metal forming process (as stamping) and result in lots of perspectives

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Belmehdi, Yassine. "Contribution à l'identification de nouveaux indicateurs de défaillance des modules de puissance à IGBT". Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14258/document.

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L’électronique de puissance a un rôle de plus en plus grandissant dans les systèmes de transports : voitures électriques et hybrides, trains et avions. Pour ces applications, la sécurité est un point critique et par conséquent la fiabilité du système de puissance doit être optimisée. La connaissance du temps de fonctionnement avant défaillance est une donnée recherchée par les concepteurs de ces systèmes. Dans cette optique, un indicateur de défaillance précoce permettrait de prédire la défaillance des systèmes avant que celle-ci soit effective. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la caractérisation électromécanique des puces de puissance IGBT et MOSFET. L’exploitation de cette caractérisation devrait permettre, à plus long terme, de mettre en évidence un indicateur de l’état mécanique des assemblages de puissance à des fins de fiabilité prédictive
Power electronics has a role increasingly growing up in transport:electric and hybrid vehicles, trains and aircraft. For these applications, security is a critical point, thus the reliability of the power assembly must be optimized. The knowledge of time to failure is very important information for the designers of these systems. Inthis context, an early failure indicator would predict system failuresbefore it becomes effective. In this thesis, we focused on the electromechanical characterization of power transistors: MOSFET and IGBT. Based on these results this electromechanical characterization should help us in the longer term, to highlight an early failure indicator of the power assembly

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Adalian, Céline. "Comportement du bois en compression dynamique multiaxiale : application à la simulation de crashs de conteneurs". Bordeaux 1, 1998. http://www.theses.fr/1998BOR10614.

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Le bois est un matériau qui est utilisé en tant que limiteur d'effort (ou absorbeur d'énergie) dans des emballages de transport. La conception de ces emballages se fait de plus en plus à l'aide de la simulation numérique. Il est alors nécessaire d'utiliser un modèle numérique de comportement qui puisse retranscrire le comportement mécanique du bois au sein d'un tel système. L'objet de ce travail est précisément de créer un modèle numérique de comportement du bois en compression dynamique. Pour cela, après avoir fait une synthèse des informations trouvées dans la littérature, nous avons défini les grandeurs mécaniques caractéristiques du comportement du bois en compression statique et dynamique (les caractéristiques élastiques ainsi que les caractéristiques du comportement plastique). Nous avons ensuite réalisé des campagnes expérimentales portant sur la caractérisation du bois en compression statique et dynamique. Ce sont des essais de compression uniaxiale suivant la direction longitudinale ou dans le plan transverse. Les déformations atteintes sont supérieures a 60% et les vitesses de déformation moyennes dépassent 1000 s-1. Par la suite, nous avons créé le modèle bois numérique à partir des résultats expérimentaux. Ce modèle est implante dans un code de calcul industriel de dynamique explicite (ls-dyna3d). Nous pouvons ainsi comparer le modèle bois aux autres modèles employés pour représenter le comportement du bois dans le cadre de son utilisation dans les emballages de transport de matières dangereuses. Enfin, nous confrontons les résultats d'essais effectues sur maquettes de conteneur impactant une cible rigide a une vitesse de 52 a 65 m/s aux simulations numériques faites avec les différents modèles de matériau
Wood is a material used a energy absorbing device in containers for the transportation of dangerous materials. The design of these containers is more and more often done with finite element modelling. So, the aim of this research work was to create a numerical model for wood, the "wood model" in order to describe the behaviour of wood under dynamic multiaxial compression. We present experimental results and their analytical modelling for wood under static and dynamic compression which involves large deformations. This "wood model" is based on the experimental results mentioned before. It is used in a finite element explicit non-linear dynamic code. LS-DYNA3D. By this way, we can compare this model with other models used to characterize wood model as impact limiter crashed at 52 to 65 m/s with numerical results made with our wood model and with other numerical materials types used to model the behaviour of wood under compression with large deformations

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Fares, Youssef. "Dimensionnement en fatigue des assemblages boulonnés à l'aide de critères de fatigue multiaxiale". Toulouse, INSA, 2006. http://www.theses.fr/2006ISAT0016.

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Le principal objectif de ce travail de thèse est d'utiliser les critères de fatigue multiaxiale pour dimensionner les assemblages boulonnés. A partir d'une étude comparative des différents critères, nous en avons sélectionné deux : celui de SINES et celui de DANG VAN dont nous avons généralisé la formulation pour prendre en compte le domaine de l'endurance limitée. L'utilisation de ces critères nécessite la détermination de l'état de contrainte au fond du premier filet en prise, lieu privilégié de l'amorçage de la rupture des boulons. Nous avons donc réalisé des modèles éléments finis d'un boulon. Parallèlement, plusieurs campagnes d'essais fatigue ont été réalisées : les nombres de cycles à rupture obtenus couplés aux états de contrainte en fond de filet obtenus par simulation ont permis de caractériser le comportement en fatigue multiaxiale des boulons. Une fois cette caractérisation réalisée, l'usage de ces critères à été validé par un essai sur un assemblage de type bride. Puis, afin de s'affranchir de la phase modélisation EF, nous avons utilisé la règle de NEUBER et la méthode ESED pour déterminer l'état de contrainte en fond du premier filet en prise lors d'un chargement cyclique. Les essais de fatigue ont été faits sur deux types de boulons : des boulons roulés à froid puis trempés-revenus et des boulons trempés-revenus puis roulés à froid. Les performances améliorées de ces derniers a permis de bien mettre en évidence l'influence de la chronologie des opérations. Cette amélioration est à mettre sur le compte des contraintes résiduelles que nous avons essayé d'évaluer par modélisation du roulage
The aim of this thesis is the use of multi-axial fatigue criterion in bolted assemblies design. From a comparative analysis of several criterion, we chose those of SINES and DANG VAN that we generalised to limited fatigue life. These criterion require the knowledge of the stress level in the screw at the bottom of its first thread in contact with the nut, where fatigue failure occurs. For this, we used a finite elements model of the bolt. On the other hand, several fatigue tests were undertaken; with the number of cycles to failure related to the stress level at the bottom of threads obtained by simulation, we characterised the multiaxial fatigue behaviour of the tested bolts. Then, the use of these criteria to industrial bolted joints was experimentally validated on a flanged type assembly. To overpass the finite elements model of the bolted joint, we used NEUBER's generalised rule and ESED method to determine the stress level at the bottom of the first thread under a cyclic loading. The fatigue tests were carried on two types of bolts: cold rolled then heated-tempered bolts, and heated-tempered then cold rolled bolts. The improved performance on this last type of bolts has put in evidence the influence of chronology of the different manufacturing operations. This improvement is explained by the residual stresses induced by rolling that we tried to simulate

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Delahay, Thomas. "Développement d'une méthode probabiliste de calcul en fatigue multiaxiale prenant en compte la répartition volumique des contraintes". Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12846.

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Cette étude concerne le développement d'une méthode de calcul probabiliste de la résistance des structures à la fatigue multiaxiale à grand nombre de cycles. Un panorama des méthodes déterministes et probabilistes est présenté, les prévisions d'une sélection de critères sont confrontées à des résultats d'essais afin de juger de leur qualité. Des essais de fatigue à amplitude constante sous sollicitations simples et combinées ont été réalisés sur des éprouvettes lisses en alliage de titane Ti-6A1-4V. Des essais de fatigue en flexion plane alternée symétrique à deux blocs (bas/haut) répétés alternativement jusqu'à fissuration ont permis de confirmer l'existence d'un seuil en contrainte en dessous duquel les cycles ont une influence négligeable sur la durée de vie de cet alliage. Un modèle probabiliste appliqué à la fatigue multiaxiale à grand nombre de cycles sous chargement d'amplitude constante est proposé en combinant l'approche énergétique et volumique du LAMEFIP au formalisme de Weibull. Tout en concervant les avantages de la formulation déterministe (prise en compte de la répartition volumique des contraintes et des déformations et distinction de tous les cas de chargement), cette proposition prévoit une probabilité de fissuration de la structure avant une durée de vie fixée selon le niveau de contrainte. Le modèle prévoit aussi l'effet d'échelle et permet d'estimer la dipersion de la résistance à la fatique. Les prévisions du modèle proposé sont en bon accord avec l'expérience (sur l'alliage de titane Ti-6Al-4V, la fonte à graphite sphéroi͏̈dal EN-GJS800-2 et les aciers C18 recuit, 35CrMo4 trempé revenu). Cette proposition permet de prévoir correctement les courbes P-S-N à partir d'une seule courbe S-N expérimentale. Le développement d'un post-processeur orienté objet de calcul en fatique multiaxiale permet d'appliquer le critère déterministe du LAMEFIP à des éprouvettes entières.

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Berrehili, Abdelmoutalib. "Comportement cyclique et tenue en fatigue sous chargement multiaxial d'un polyéthylène : expériences et critère d'endurance". Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00517401.

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Le comportement en fatigue multiaxiale des polymères semi-cristallins non-renforcés est un sujet relativement peu abordé, en particulier du point de vue de la fatigue à grand nombre de cycles et de la formulation de critères d'endurance. Cette étude sur le polyéthylène haute densité avait deux objectifs : (i) caractériser la tenue en fatigue multiaxiale et formuler un critère d'endurance et (ii) comprendre les facteurs d'influence du comportement cyclé pour tenter d'identifier le(s) grandeur(s) critique(s) ou cumul(s) de grandeur(s) qui amènent à la fin de vie de l'éprouvette. Des essais de fatigue multiaxiaux (traction, torsion, compression) ont été réalisés sur des éprouvettes tubulaires minces en PEHD, avec une fréquence constante, une forme d'onde triangulaire et différents rapports de charge R (0, -1 et -\infty). L'auto-échauffement de l'éprouvette a été réduit au minimum par la conception d'une enceinte thermique et les résultats ont été interprétés dans un cadre d'hypothèse isotherme pour la construction du critère. Un critère de fin de vie a été défini préalablement puisque la fin de vie de l'éprouvette intervient par une localisation macroscopique de la déformation. Il est basé sur la détection du début de l'adoucissement observé sur la cinétique de la déformation maximale. Ce critère est applicable à l'ensemble des conditions de sollicitation explorées, c'est-à-dire pour les trois trajets de chargement et les deux rapports de charge. Sur la base de ce critère de fin de vie, des courbes S-N ont pu être construites et un critère de fatigue a été proposé pour décrire le comportement en fatigue multiaxiale. Ce critère est construit en combinant les valeurs moyennes et maximales du deuxième invariant de la partie déviatorique du tenseur des contraintes. Il a été confronté à d'autres critères usuels, en contraintes principales notamment. Le critère proposé semble garder sa pertinence en l'appliquant sur un autre thermoplastique (Polypropylène), mais sa validité doit être confortée pour d'autres situations de chargement (essais combinés, rapports de charge plus élevés, autre gamme de fréquence, autres formes d'ondes...). Quelques aspects généraux ont été finalement discutés quant à la façon de caractériser la tenue en fatigue de ces matériaux : choix de la fréquence, analyse en vitesse de chargement, opportunité des méthodes accélérées d'auto-échauffement. Dans ce domaine de sollicitations, le second objectif était d'analyser les contributions viscoélastique, viscoplastique, d'endommagement sur l'évolution de la réponse cyclique conduisant à la fin de vie. Pour cela, les évolutions de température, de déformations, de forme des boucles d'hystérésis ont d'abord été examinées dans un cadre large (sollicitations multiaxiales, gamme de fréquences et de rapports de charge, conditions d'échanges thermiques). La dépendance en vitesse et les recouvrances menées après différents nombres de cycles indiquent qu'une part importante de la déformation générée au cours du cyclage est recouvrable, et font apparaître une contribution croissante mais mineure de la plasticité et/ou de l'endommagement au cours du cyclage. En conséquence, deux effets liés à la viscoélasticité ont été étudiés : le rôle du fluage sous l'effet de la contrainte moyenne et l'influence de l'histoire du chargement. Dans les conditions choisies, le cyclage a un effet accélérateur sur la déformation par rapport au fluage sous la même contrainte moyenne, mais l'histoire du chargement ne semble pas modifier notablement les mécanismes et en particulier la part de déformation plastique.

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Rejzner, James. "Modélisation des alliages à mémoire de forme soumis à des sollicitations multiaxiales ou a des gradients de contrainte". Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2027.

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La modélisation phénoménologique des alliages à mémoire de forme soumis à des sollicitations mécaniques homogènes et uniaxiales a déjà fait l'objet de nombreuses études réalisées par Tanaka, Brinson ou encore Lagoudas. Toutefois, peu de ces modèles permettent de caractériser le comportement de l'alliage sous des sollicitations plus complexes. En outre, les données expérimentales associées à ce type d'essai sont rares. L'objectif de ce travail est donc de combler cette lacune en étudiant avec précision les réactions de ces alliages à des sollicitations multiaxiales ou des gradients de contrainte. Dans une première partie, nous présenterons donc les résultats d'essais de traction-torsion-pression interne réalisés sur un alliage de NiTi. L'analyse de ces essais nous a permis de définir un critère de début de transformation applicable aux alliages à mémoire de forme. Ce critère a été validé par les résultats expérimentaux. . .

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Gautier, Ewann. "Plasticité cyclique multiaxiale en zone confinée : approche théorique et expérimentale". Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2023. http://www.theses.fr/2023ENTA0002.

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Les composants structurels présentent des zones de concentrations de contraintes conduisant à des états de contraintes hétérogènes, pouvant amener de la plasticité locale et à des ruptures en fatigue oligocyclique. Dans ce travail, deux volets sont proposés pour étudier le comportement local élasto-plastique cyclique au point critique. Dans un premier temps, une méthode analytique est proposée afin de prévoir la réponse locale uniquement au point critique de la structure. Dans un second temps, des mesures expérimentales sont obtenues grâce à des mesures in-situ par diffraction de rayons X afin de pouvoir questionner les prévisions de la méthode simplifiée et éléments finis. L’étude du comportement au point critique de la structure est réalisée à partir d’une méthode basée sur l’utilisation d’un Opérateur de Localisation Ajustable (OLA). Deux stratégies permettaient jusqu’alors d’identifier cet opérateur sur une structure. En s’inspirant de ces méthodes, deux axes d’améliorations sont proposés afin d’améliorer les prévisions numériques. Ces deux méthodes présentent un nouveau compromis intéressant entre le coût d’identification et la qualité des prévisions vis-à-vis de la référence numérique. Afin de confronter ces résultats numériques à des résultats expérimentaux, un protocole pour le suivi de contrainte in-situ par diffraction de rayons X est mis en place. Par la suite, des essais ont permis d’observer un comportement cyclique présentant notamment une relaxation progressive et continue de la contrainte moyenne jusqu’à l’amorçage d’une fissure
The structural components exhibit zones of stress concentrations leading to heterogeneous stress states, that can lead to local plasticity and low cycle fatigue failure. In this work, two parts are proposed to study the local cyclic elasto-plastic behavior at the critical point. First, an analytical method is proposed to predict the local response only at the critical point of the structure. In the second step, experimental measurements are obtained through in-situ X-ray diffraction measurements to question the predictions of the simplified finite element method. The study of the behavior at the critical point of the structure is carried out using a method based on the use of an Adjustable Location Operator (ALO). Until now, two strategies have been used to identify this operator on a structure. Based on these methods, two lines of improvement are proposed to improve the numerical predictions. These two in the presence of a new interesting compromise between the identification cost and the quality of the predictions with respect to the numerical reference. In order to compare these numerical results with experimental results, a protocol for in-situ stress monitoring by X-ray diffraction was set up. Subsequently, tests were carried out to observe cyclic behavior, with a progressive and continuous relaxation of the average stress until the initiation of a crack

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Papasidero, Jessica. "Experimental and numerical analysis of ductile fracture under multiaxial loading". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/94/53/67/PDF/THESE_PAPASIDERO_RUPTURE_DUCTILE.pdf.

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Une géométrie d'éprouvette tubulaire de traction-torsion entaillée a été optimisée pour caractériser l'effet de l'état des contraintes (triaxialité et paramètre de Lode) sur la ductilité des métaux à faible taux de triaxialité. Des essais biaxiaux proportionnels ou non, accompagnés de mesures des champs cinématiques par stéréo-corrélation d'images ont été réalisés sur un acier 36NiCrMo16 revenu et un alliage d'aluminium 2024-T351. Les trajets de chargement à rupture (évolution au point critique de la déformation plastique équivalente, de la triaxialité des contraintes et du paramètre de Lode) ont été obtenus. L'évolution de la ductilité de l'alliage d'aluminium en fonction de la triaxialité obtenue en traction-torsion diffère notablement de celle obtenue par Bao et Wierbicki en 2004 qui suggérait une ductilité minimale en cisaillement, tandis que la technique de traction-torsion révèle une ductilité maximale en cisaillement. Un effet notable des trajets de chargement non monotones ou non proportionnels sur la ductilité a été mis en évidence au moyen d'essais séquentiels composés d'un pré-chargement en compression, torsion ou traction, suivi d'une séquence de chargement proportionnel en traction-torsion combinées. Des observations au MEB de coupes métallographiques à l'issue d'essais biaxiaux interrompus, ainsi qu'un suivi en temps réel de la déformation et de l'endommagement en surface, lors d'essais de torsion dans le MEB et un essai de fissuration couplé à un suivi 3D de l'endommagement par laminographie sous rayonnement synchrotron ont mis en évidence des phénomènes de localisation à de multiples échelles ainsi que la croissance de certaines cavités, même en cisaillement pur, qui contraste avec l'affaissement total prédit par les modèles de cellule élémentaire. Ceci semble lié à l'allongement axial significatif mesuré en torsion pure (effet Swift). La localisation par cisaillement apparaît comme le mécanisme prédominant de coalescence des cavités, ce qui justifie l'adoption d'un critère d'initiation de la rupture de type Hosford-Coulomb. Utilisé en conjonction avec un indicateur non-linéaire d'endommagement il permet de rendre compte des ductilités mesurées, y compris sous chargement potentiellement non-proportionnel
A stocky tubular tension-torsion specimen geometry was optimized to characterize the effect of the stress state (stress triaxiality and Lode angle parameter) on metals ductility, at low stress triaxialities. Biaxial tests (proportional and non-proportional) were performed on 36NiCrMo16 steel and 2024-T351 aluminum alloy. Strain fields were measured by stereo-correlation of digital images during the tests. Loading paths to fracture (evolution of the equivalent plastic strain, the stress triaxiality and the Lode angle parameter at the critical point) were determined. The evolution of aluminum ductility with respect to the stress triaxiality measured from tension-torsion tests differed substantially from that obtained by Bao and Wierzbicki in 2004. Indeed, the latter suggested a minimal ductility under shear, while the tension-torsion technique revealed a maximal ductility under shear. Non-proportional loading paths were shown to have an influence on ductility, by means of tests consisting in a pre-compression, pre-tension or pre-torsion, followed by a proportional loading sequence under combined tension-torsion. SEM observations of metallographic sections from biaxial interrupted tests, a real-time monitoring of the surface strain and damage during in-situ torsion tests in the SEM, and a crack propagation test coupled with in-situ X-ray synchrotron laminography brought evidences of localization phenomena at different scales, and of the growth of some cavities, even under pure shear, by contrast with the total collapse predicted by unit cell models. This growth may be due to the significant axial elongation measured under pure torsion (Swift effect). Shear localization was identified as the main coalescence mechanism, which justifies the choice of the Hosford-Coulomb fracture initiation criterion. Used in conjunction with a non-linear damage indicator, it accounts for the measured ductilities, even under possibly non-proportional loadings

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Torrenti, Jean-Michel. "Comportement multiaxial du béton : aspects expérimentaux et modélisation". Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529740.

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Modélisation du comportement du béton sous des charges multiaxiales avec une loi incrémentale non linéaire. Simulation numérique d'essais uniaxiaux, biaxiaux et triaxiaux. Comparaison avec les résultats expérimentaux obtenus avec une presse biaxiale.

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Feaugas, Xavier. "Microstructure et modélisation du comportement en fatigue uniaxiale et multiaxiale d'un alliage de titane biphasé". Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD772.

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Le propos de ce travail est de contribuer à la compréhension du comportement mécanique d'un alliage de titane biphasé (Ti-6246 forgé β) en fatigue oligocyclique sous chargements proportionnels et non proportionnels dans une gamme de températures comprises entre 300 K et 773 K. En associant les notions de contrainte interne et de contrainte effective à une étude statistique du comportement des dislocations en microscopie électronique à transmission (MET), la plupart des phénomènes observés en fatigue uniaxiale et biaxiale a pu être expliquée. Parmi les résultats les plus significatifs on retiendra particulièrement les faits suivants: la plasticité est essentiellement confinée dans la phase ; le cisaillement de la phase Ti3A1 est à l'origine de la localisation de la déformation dans des bandes de glissement prismatique (T < 500 K) ; la délocalisation du glissement est corrélée à l'activation du glissement dévié ; l'adoucissement des contraintes internes (T < 500 K) résulte de la multiplication du nombre de bandes de glissement en fonction de la déformation plastique cumulée ; l'adoucissement des contraintes effectives (T > 500 K) est associé au cisaillement de la phase Ti3A1, mais aussi à l'activation du glissement dévié (annihilation des dislocations vis de type ) ; et enfin le surécrouissage (ET à 300 K et p/2 = 0,7%, TTQ pour T > 650 K) résulte d'une activité particulière du glissement . Afin de prendre en compte les différents niveaux d'hétérogénéité de la microstructure lors de l'étude du comportement de l'alliage nous avons développé une approche micromécanique. Celle-ci, nourrie des différentes observations à l'échelle microstructurale (MET) et à l'échelle macroscopique (sollicitations cycliques uniaxiales et biaxiales) nous a permis, en particulier, de cerner le rôle de la redistribution des contraintes internes sur l'adoucissement cyclique.

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Papasidero, Jessica. "Etude expérimentale et numérique de la rupture ductile sous chargement multiaxial". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00945367.

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Une géométrie d'éprouvette tubulaire de traction-torsion entaillée a été optimisée pour caractériser l'effet de l'état des contraintes (triaxialité et paramètre de Lode) sur la ductilité des métaux à faible taux de triaxialité. Des essais biaxiaux proportionnels ou non, accompagnés de mesures des champs cinématiques par stéréo-corrélation d'images ont été réalisés sur un acier 36NiCrMo16 revenu et un alliage d'aluminium 2024-T351. Les trajets de chargement à rupture (évolution au point critique de la déformation plastique équivalente, de la triaxialité des contraintes et du paramètre de Lode) ont été obtenus. L'évolution de la ductilité de l'alliage d'aluminium en fonction de la triaxialité obtenue en traction-torsion diffère notablement de celle obtenue par Bao et Wierbicki en 2004 qui suggérait une ductilité minimale en cisaillement, tandis que la technique de traction-torsion révèle une ductilité maximale en cisaillement. Un effet notable des trajets de chargement non monotones ou non proportionnels sur la ductilité a été mis en évidence au moyen d'essais séquentiels composés d'un pré-chargement en compression, torsion ou traction, suivi d'une séquence de chargement proportionnel en traction-torsion combinées. Des observations au MEB de coupes métallographiques à l'issue d'essais biaxiaux interrompus, ainsi qu'un suivi en temps réel de la déformation et de l'endommagement en surface, lors d'essais de torsion dans le MEB et un essai de fissuration couplé à un suivi 3D de l'endommagement par laminographie sous rayonnement synchrotron ont mis en évidence des phénomènes de localisation à de multiples échelles ainsi que la croissance de certaines cavités, même en cisaillement pur, qui contraste avec l'affaissement total prédit par les modèles de cellule élémentaire. Ceci semble lié à l'allongement axial significatif mesuré en torsion pure (effet Swift). La localisation par cisaillement apparaît comme le mécanisme prédominant de coalescence des cavités, ce qui justifie l'adoption d'un critère d'initiation de la rupture de type Hosford-Coulomb. Utilisé en conjonction avec un indicateur non-linéaire d'endommagement il permet de rendre compte des ductilités mesurées, y compris sous chargement potentiellement non-proportionnel.

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Klimkeit, Bert. "Etude expérimentale et modélisation du comportement en fatigue multiaxiale d'un polymère renforcé pour application automobile". Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00464186.

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Cette thèse contribue à la compréhension du comportement en fatigue des thermoplastiques renforcés par des fibres de verre courtes. Deux différents matériaux sont étudiés : Un mélange de polybutylène téréphtalate et polyéthylène téréphtalate (PBT+PET GF30) et un polyamide 66 (PA66 GF35). Les enjeux scientifiques de la thèse concernent les chargements multiaxiaux, l'influence de la contrainte moyenne et l'orientation de fibres sur la tenue en fatigue. En outre, les mécanismes de rupture sont abordés au travers de techniques dédiées et ciblées ce qui a permis de proposer un scénario de rupture en fatigue pour le PBT+PET GF30. L'enjeu industriel est de développer un outil de dimensionnement en fatigue. Afin de répondre à ces objectifs, des essais de fatigue sont effectués dans le domaine de la durée de vie limitée (103-106 cycles) et à amplitude constante pour les rapports de charge de R=0,1 et R=-1. L'effet de l'orientation de fibres est étudié sur la base d'essais à différentes orientations en traction ainsi qu'en cisaillement sur des éprouvettes plates. Des chargements multiaxiaux sont appliqués à des éprouvettes tubulaires afin d'évaluer la tenue en fatigue multiaxiale. Dans le but de réduire le nombre d'essais d'identification tout en conservant les effets à décrire (triaxialité, rapport de charge et orientation), un nouveau critère est proposé. L'effet de l'orientation des fibres est simulé en utilisant l'approche de Mori Tanaka afin de calculer les contraintes moyennées. Le critère est implanté dans une chaîne de calcul allant de la mise en œuvre jusqu'à la durée de vie et il est validé sur deux matériaux et une large base de donnée expérimentale.

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Fogue, Médard. "Critère de fatigue à longue durée de vie pour des états multiaxiaux de contraintes sinusoïdales en phase et hors phase". Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376051198.

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Hourdou, Théophile. "Modélisation numérique du revêtement d'isolation thermique de canalisations pétrolières sous-marines". Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2023. http://www.theses.fr/2023UPSLM073.

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L'installation de conduites pétrolières par la méthode de dépose en déroulé induit une flexion qui entraîne la rupture brutale de leur revêtement d'isolation thermique.Le matériau critique du revêtement est une mousse syntactique de polypropylène. Cette étude consiste à caractériser la réponse et la rupture de ce matériau sous divers états de contrainte. L'évolution de sa microstructure a été suivie emph{in-situ} en cours de déformation grâce à de la tomographie au synchrotron. Les mécanismes de décohésion sphères-matrice suivis de la coalescence avec les craquelures dans la matrice ont été mis en évidence pour amener à la rupture du matériau. Ces mécanismes ont été pris en compte dans la modélisation du comportement mécanique par une loi de comportement élasto-viscoplastique ajoutée de la porosité comme variable interne. Une modélisation fine par un procédé multi-échelles a permis de simuler l'évolution de la microstructure en lien avec une réponse macroscopique cohérente avec les données expérimentales. Les simulations numériques d'essais de laboratoire ont été utilisées pour identifier le maximum de la plus grande contrainte principale comme paramètre de chargement qui permet de localiser l'amorçage de la fissure. Des diagrammes associant ce paramètre de chargement à la vitesse de déformation locale ont été établie, selon la température d'essai. Ces diagrammes ont ensuite été comparés, avec succès, aux données issues d'essais de flexion sur tubes où le revêtement a rompu. Ainsi , la transférabilité des résultats des éprouvettes de laboratoire aux structures industrielles a donc été validée
The installation of oil&gaz pipelines using the reel-lay method induces bending which leads to a rapid cracking of their thermal insulation coating.The critical coating material consists of a syntactic glass polypropylene foam.This study deals with a comprehensive characterization of the mechanical response and the failure of this material under various stress conditions.The evolution of its microstructure was observed thanks to emph{in-situ} tensile tests using synchrotron tomography.The mechanisms of decohesion of microsphere-matrix, followed by coalescence with crazes in the matrix were highlighted, leading to the failure of the material.These mechanisms were taken into account in the constitutive relationships using an elasto-viscoplastic model with porosity added as an internal variable.Fine modelling using a multi-scale process was used to simulate the evolution of the microstructure in relation to the macroscopic response, which was consistentwith experimental data.Numerical simulations of laboratory tests were used to identify the maximum of the largest principal stress as a load parameter allowing the localization of the crack initiation.Temperature dependent diagrams associating this load parameter with the local strain rate were established.These latter diagrams were then successfully compared with data from bending tests on tubes where the coating had failed.The transferability of the results from laboratory tests to engineering structures was therefore validated

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Gadouini, Hicham. "Influence des défauts sur la tenue en fatigue des métaux soumis à des sollicitations cycliques multiaxiales : application à des éléments de liaison au sol". Poitiers, 2007. http://www.theses.fr/2007POIT2322.

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Cette thèse est consacrée à l'étude de l'influence des défauts sur le comportement en fatigue multiaxiale des matériaux métalliques. L'objectif étant de mettre en place une méthodologie pour le calcul de la durée de vie d'un ressort de suspension automobile dont le matériau initial contient des défauts d'élaboration. Cette méthologie doit prendre en compte les aspects liés au procédé de fabrication des ressorts, notamment les contraintes résiduelles, ainsi que les spécificités du chargement cyclique du ressort et en particulier la présence d'une contrainte moyenne due au poids du véhicule. Une étude expérimentale nous a permis d'évaluer l'influence de la contrainte moyenne sue la tenue en fatigue dans le cas d'un acier contenant des défauts. En se basant sur ces résultats, une méthode du calcul de la durée de vie est proposée. Cette méthode utilise un critère de fatigue multiaxiale basé sur la distribution des contraintes autour du défaut qui sont calculés à deux échelles : la structure et un volume élémentaire sollicité entourant le défaut. L'étude montre que le gradient des contraintes est une grandeur pertinente pour caractériser l'influence d'un défaut sur la limite d'influence d'un défaut sur la limite d'endurance du matériau. En plus, l'utilisation de l'écrouissage cinématique non linéaire permet de prendre en compte l'effet des contraintes moyennes sur la tenue en fatigue. Les confrontations des prédictions du critère et des résultats d'essais expérimentaux sur éprouvette et sur ressort sont détaillées dans ce manuscrit et des perspectives sont alors annoncées.

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Kerkour-El, Miad Abdelhamid. "Modélisation micromécanique du comportement cyclique des polycristaux sous chargements multiaxiaux à déformation et à contrainte imposées avec l'effet de la forme du grain". Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066326.

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L’objectif principal de ce travail est de tester la validité d’un modèle développé auparavant au sein de notre laboratoire, en sollicitations cycliques et d’évaluer sa capacité prédictive dans le cas des trajets de chargements complexes à déformation imposée et à contrainte imposée. Une extension basée sur le concept de Hall-Petch prenant en considération l’effet de taille est aussi une issue envisagée. Par conséquent, un modèle non-incrémental simplifié qui comprend à la fois l’effet de forme et l’effet de taille de grain est obtenu. Ce modèle introduit une variable d’écrouissage isotrope intragranulaire pour chaque système de glissement. L’effet de l’écrouissage cinématique est globalement et naturellement décrit par la loi d’interaction. Le modèle, sans l’effet de taille, a mis en évidence sa capacité à reproduire les principaux phénomènes liés aux chargements cycliques tels que le durcissement cyclique, l’effet d’amplitude, le phénomène de surécrouissage dû au chargement complexe, phénomènes de rochet et d’accommodation, etc. Il a aussi démontré sa sensibilité vis-à-vis de ses paramètres clés: le paramètre de forme et le paramètre décrivant le caractère visqueux. L’identification du modèle a été effectuée en utilisant une base de données expérimentale de l’aluminium 2024. Les expérimentations réalisées dans ce travail (surtout pour le rochet multidirectionnel) ont permis la mise en évidence d’un nouveau phénomène. Il s’agit d’une réponse doublement oscillatoire : oscillation à l’échelle de chaque cycle et l’autre à l’échelle de chaque bloc de cycles. La confrontation modèle-expérience montre une efficacité à reproduire les comportements cycliques à déformation imposée. En revanche, sous sollicitations cycliques à contrainte imposée, une différence notable entre l’expérience et le modèle est enregistrée liée au phénomène capté à cause du manque d’informations et de la nature des équations alimentant le modèle. A travers l’effet de taille, ciblé pour un diamètre moyen de grains supérieur à 100 nm, la nouvelle extension du modèle a montré sa capacité à reproduire cet effet tout en utilisant le concept de Hall-Petch. Les prédictions illustrent clairement l’efficacité du modèle à décrire à la fois l’effet de la forme et l’effet de la taille pour trois matériaux métalliques polycristallins (cuivre, aluminium et nickel).

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Selles, Nathan. "Cavitation et rupture du Polyamide 6 sous état de contrainte multiaxial en traction monotone, fluage et fatigue. Dialogue entre imagerie 3D et modélisation par éléments finis". Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEM038/document.

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Resumen

De nombreuses structures industrielles soumises à des chargements à long terme statique (fluage) ou cyclique (fatigue) sont constituées de matériaux polymères semi-cristallins. C’est le cas notamment des canalisations et réservoirs sous pression. Il est donc essentiel de traiter les problématiques de durabilité pour être capable d'anticiper et de contrôler leur fin de vie. Par ailleurs, elles présentent généralement des formes complexes et sont soumises à des états de contrainte multiaxiaux.Le matériau de l'étude est un polymère semi-cristallin : le Polyamide 6. Il est caractérisé par la coexistence d'une phase cristalline et d'une phase amorphe qui s'arrangent selon une microstructure sphérolitique.Dans un premier temps, les liens entre comportement mécanique à l'échelle globale de l'éprouvette et les micro-mécanismes de déformation sous-jacents conduisant à la rupture sont établis expérimentalement pour des sollicitations en traction monotone et en fluage qui présentent des résultats similaires puis en fatigue. L'influence de la multiaxialité de l'état de contrainte est étudiée à partir d’éprouvettes axisymétriques entaillées de différents rayons de fond d'entaille et d'éprouvettes « Compact Tensile ». Les phénomènes de cavitation sont caractérisés grâce aux techniques de tomographie et laminographie à rayonnement X synchrotron qui permettent d'observer et de quantifier les distributions spatiales de taux de porosité volumique et le caractère anisotrope des cavités. Et l'analyse des faciès de rupture a permis de mettre en évidence que les mécanismes de croissance et de coalescence de cavités étaient à l'origine de l’amorçage ductile de la rupture.Ensuite, un modèle poro-visco-plastique à deux mécanismes (permettant de différencier le comportement des phases amorphe et cristalline) a été utilisé. Ce modèle permet de reproduire à la fois le comportement global (courbes de chargement) en traction monotone et en fluage mais aussi les distributions spatiales de taux de porosité obtenues expérimentalement. De plus, les calculs par éléments finis permettent d'étudier les distributions spatiales du champ de contrainte et d'établir l'influence de l'état de contrainte sur l'état de cavitation. Les évolutions temporelles en cours de déformation de la pression hydrostatique (ou contrainte moyenne) ont été reliées aux distributions spatiales de taux de porosité volumique. Et l'anisotropie de cavitation (et donc la morphologie et les facteurs de forme des cavités) a été reliée aux évolutions des composantes du tenseur des contraintes de Cauchy. Enfin, la définition d'un critère de rupture en taux de porosité critique a permis de simuler l'amorçage et la propagation de fissures en traction monotone et fluage
Many industrial structures subjected to quasi-static (creep) or cyclic (fatigue) long-term loadings are made of semi-crystalline polymers. Such is the case, for instance, of pressure vessels and pipes. It is therefore considered critical to study the issues related to their durability in order to be able to anticipate and control their end of life. Furthermore, they generally have complex designs and are subjected to multiaxial stress states.The material which has been studied was a semi-crystalline Polyamide 6. Its structure consisted of amorphous and the crystalline phases and a spherolitic microstructure.As a first step, the links between the mechanical behaviour at the global scale of the specimens and the underlying micro-mechanisms of deformation that lead to failure have been established experimentally for monotonic and creep loadings that show similar results and then for fatigue loadings. The influence of the multiaxiality of the stress state has been studied using circumferentially notched round bars with different notch root radii and Compact Tensile specimens. The cavitation phenomena were characterized using synchrotron radiation tomography and laminography techniques that enabled the observation and quantification of the spatial distributions of the voids and the anisotropy of the cavities. An analysis of the fracture surfaces has shown that the initiation of ductile failure resulted from void growth and coalescence mechanismsA poro-visco-plastic model with two mechanisms (that allow the behaviours of the amorphous and crystalline phases to be distinguished) has been used. Thanks to this model, the global behaviour (loading curves) under steady strain rates and steady loads but also the spatial distributions of the void volume fraction could be reproduced numerically. In addition finite element calculations have permitted the spatial distributions of the stress field to be studied and the influence of the stress state on the cavitation state to be investigated. The temporal evolutions during the deformation of the hydrostatic pressure have been linked to the spatial distributions of void volume fraction. The void anisotropy (and thus the void morphology and shape factors) has been related to the evolutions of the components of the Cauchy stress tensor. Finally, the definition of a rupture criterion based on a critical value of the void volume fraction has enabled crack propagation under steady strain rate and steady load to be simulated

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Warneboldt, Iona. "Multiaxial fatigue design of elastomeric parts using Equivalent Fatigue Loads". Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2022. http://www.theses.fr/2022ENTA0002.

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Trois étapes sont mises en oeuvre ici : la méthode de localisation, la fonction de dommage matériau et le processus de détermination des chargements équivalents en fatigue (CEF). De nombreux essais de fatigue ont été réalisés (415 au total) pour étudier le comportement en fatigue sous chargement multiaxial relaxant et non relaxant sur des éprouvettes de caoutchouc naturel. La durée de vie et les caractéristiques des fissures sont analysées pour finalement introduire un critère de fatigue approprié basé sur le plan critique et permettant de rendre compte de l'effet de déformation moyenne. Ce critère est généralisé à travers une méthode originale de recherche du plan critique. Pour estimer la réponse mécanique locale (méthode de localisation), une méthode de couplage des axes adaptée à la nature non linéaire des structures élastomères est proposée. Elle est basée sur la décomposition multiplicative des tenseurs du gradient de la déformation. Ces deux étapes sont ensuite mises en oeuvre dans le cadre du processus de détermination du CEF. Pour cela, une méthode d'optimisation globale est ajoutée pour déterminer les chargements simplifiés, induisant partout localement le même endommagement en fatigue dans la structure étudiée que le RLD. Le temps de calcul de cette optimisation est réduit en ne considérant qu'un sous-ensemble de points matériels, les plus endommagés, pour la détermination du CEF. Enfin, la méthode a été testée sur une éprouvette afin de souligner ses capacités et de valider l'approche
This thesis introduces an Equivalent Fatigue Load (EFL) approach for the multiaxial fatigue design of elastomeric parts. As direct Finite Element Analysis (FEA) calculations of automotive in-service loads (Road Load Data (RLD)) are too expensive, the objective is to derive simplified load blocks as a realistic input for numerical damage calculations. Three streps are applied for this method: the localization method, the material damage function and the EFL determination process. Various fatigue tests have been conducted (415 samples) to study the fatigue behavior of this complex type of relaxing and non-relaxing multiaxial loading on natural rubber specimens. Lifetime and crack features are analyzed to eventually introduce an appropriate critical planebased fatigue measure and to establish a novel mean strain effect model. This criterion is generalized throughout an original critical plane search method. To estimate the local mechanical response (localization method), this thesis identifies an axes-coupling method that is fitted for the nonlinear nature of elastomeric structures. It is based on the multiplicative decomposition of the deformation gradient tensors. These two steps are then implemented in the framework of the EFLdetermination process. For this, a global optimization method is added to determine the simplified load blocks, causing locally the same fatigue behavior in the given structure. The computational costs of this optimization are reduced by only considering a subset of the most damaged material points for EFLdetermination. Finally, the method has been challenged on a specimen to outline its capabilities and to validate the approach

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Ferré, Romain. "Etude expérimentale et modélisation de la durabilité d'un contact représentatif de l'interface aube / disque de soufflante grenaillé soumis à des chargements de fretting / fatigue / usure". Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDL0012.

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Ce travail porte sur l’étude du risque d’amorçage de fissure en fretting/fatigue du contact aubes/disque de soufflante en alliage de titane Ti-6Al-4V d’un turboréacteur civil. De part les vibrations du moteur et le passage du flux d’air, le contact aube/disque est sujet à de microdéplacements: le fretting. Ce problème complexe concerne des zones en contact de faibles dimensions subissant des pressions de contact importantes et des micro-déplacements associées à des structures soumises à des chargements eux-mêmes complexes. Des essais de fretting simple, fretting précontraint et fretting fatigue sont réalisés en vue d’identifier les conditions d’amorçage de fissure pour plusieurs géométries présentant des gradients de contraintes différents. Les résultats expérimentaux mettent en évidence l’effet du gradient de contrainte sur l’amorçage. Ainsi, via des essais présentant une gamme étendue de gradient, il a été confirmé que les gradients de contraintes retardent l’initiation de fissure. Une approche non-locale couplée à un critère de fatigue multiaxiale et identifiée sur une unique condition expérimentale de fretting simple a permis la prédiction de l’ensemble des résultats expérimentaux. Ainsi, une méthodologie prédictive des durées de vie à amorçage a été proposée. Cette approche numérique intègre la multiaxialité du chargement, l’effet du gradient des contraintes, la réponse élastoplastique de l’interface et les limites de fatigue en traction/compression et torsion alternée du matériau. L’interface aube/disque grenaillée du moteur subit une alternance de sollicitations de faibles amplitudes générant l’amorçage de fissure, et de grandes amplitudes favorisant l’usure des zones en contact. Le phénomène de compétition usure/fissure a alors été étudié via les courbes en cloches (durée de vie en fonction de l’amplitude de déplacement) ainsi que l’influence des contraintes résiduelles de grenaillage. Une première conclusion sur l’effet bénéfique de l’usure a pu être apportée dans le cas d’un matériau sans traitement de surface. Si les contraintes résiduelles de grenaillage permettent d’apporter un gain notable sur les durées de vie pour des sollicitations de glissement partiel, à l’inverse, il a été observé que le matériau avec le traitement de surface de grenaillage présente des durées de vie plus faibles pour des sollicitations favorisant l’usure. À travers d’essais inédits avec un dispositif expérimental à trois vérins, le chargement complexe de l’interface aube/disque du moteur a pu être reproduit à l’échelle du laboratoire. Ainsi, la durabilité globale du contact représentatif de l’interface aube/disque de soufflante a été étudiée. Une synergie des sollicitations oligocycliques et polycycliques à l’interface a été constatée provoquant des phénomènes de réorganisation de contraintes résiduelles et l’accélération des cinétiques d’usure. Cette étude a montré l’importance de prendre en compte les sollicitations polycycliques dans le dimensionnement des structures aubes/disque. Ces sollicitations couplent les aspects de fatigue « fissuration » aux phénomènes de cumul de dommage et de cinétique d’usure des interfaces
This work aims at studying the crack initiation risk of a blade/disk contact under fretting/fatigue loading. The fan stage of a civil engine is studied and the material used is a titanium alloy: Ti-6Al-4V. This complex issue concerns small contacts which are subjected to high contact pressures and micro-displacements. Thus, a complex multiaxial loading occurs on the structure. Fretting, static stressed fretting and fretting fatigue testing are performed in order to quantify the crack nucleation thresholds. In addition, several geometries which present different stress gradient values are used. The experimental results show a stress gradient effect on the crack initiation. Thus, using a wide range of stress gradient, it has been confirmed that stress gradient delays crack nucleation. A multiaxial fatigue criterion is used to determine the equivalent stress field under the contact. Then, a non-local approach, identified thanks to one fretting experimental condition, is employed in order to consider the stress gradient effect. This approach provides the prediction of the whole experimental results. In this way, a predictive method of the initiation fatigue life has been introduced. This numerical approach takes into account the multiaxial loading, the stress gradient effect, the plastic-elastic behavior of the interface and the fatigue strength limits of the material. The blade/disk contacts of the engine are shot-peened. During the flight, interfaces are subjected to low displacement amplitudes leading to crack initiation. On the other hand, during landing and take-off, contacts are submitted to high displacement amplitudes leading to the interface wear. As a consequence, competition between wear kinetic and nucleation one is studied and “bell curves” are plotted (i.e. fatigue life time versus displacement amplitude).Moreover, the effect of the shot-peening residual stresses on fatigue life time is observed. In case of un-treated material, a beneficial impact on the fatigue life time is observed due to wear process. Compressive residual stresses of shot-peening increase the fatigue life when fretting/fatigue on partial slip regime occurs. Nevertheless, a decrease of the fatigue life time is observed when wear process is activated by the gross slip condition. Finally, the complex loading of the engine blade/disk contact has been reproduced in the laboratory. To achieve this, a new testing, using an experimental machine composed of three hydraulic actuators is developed. Thus, the global life time of the representative interface of the fan stage is studied. Oligocyclic (low frequency) and polycyclic (high frequency) solicitations interact themselves and lead, firstly, to a rearrangement of the residual stresses, and secondly, to an increase of the wear kinetics. This research work highlights the interest to consider the polycyclic loadings to design the blade/disk structure. These solicitations reproduce the “cracking” fatigue phenomenon, the cumulative damages and the wear kinetics of the interface

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Wu, Bo. "Contribution à l'étude des critères de fatigue multiaxiaux pour les assemblages soudés en alliage d'aluminium". Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2003/50376-2003-285.pdf.

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Ayant pour but d'améliorer la conception en fatigue multiaxiale de structures soudées en alliage d'aluminium, cette étude concerne d'abord la caractérisation du matériau, composition chimique, résistance à la traction et à la fatigue uniaxiale. Les résultats des essais uniaxaiaux ont montré que les fissures s'amorcent souvent au pied de cordon dans la ZAT de la structure soudée. Un matériau "structure équivalente" a été simulé par un traitement thermique en contrôlant la structure microscopique et la dureté. Un banc d'essai complexe pour des essais biaxiaux a été mis en place. Nous avons effectué des essais biaxiaux (en phase, hors phase) sur des éprouvettes de "structure équivalente" (simulant la ZAT) et des éprouvettes d'assemblage soudé. Grâce aux mesures des contraintes résiduelles au pied de cordon des assemblages soudés, et des mesures des désalignements, nous avons pu en tenir compte durant la simulation. La comparaison entre le prédiction selon les critères et les résultats expérimentaux nous a permis de choisir les meilleurs critères pour cet alliage d'aluminium. Après avoir analysé les critères, des modifications et propositions sur les critères ont permis d'obtenir de meilleures prédictions.

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Ben, Ammar Yamen. "Traitements thermomécaniques des colonies de lamelles parallèles du Zircaloy-4 trempé-β". Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00849217.

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Le Zircaloy-4 utilisé comme matériau de gainage des combustibles nucléaires est trempé β puis filé sur aiguille dans le haut domaine α. La microstructure de trempe, qui conditionne les opérations de mise en forme ultérieures, se présente sous deux formes : vannerie ou colonies de lamelles parallèles. Ces dernières se fragmentent difficilement lorsqu'elles sont normales à l'effort de compression. La thèse étudie trois aspects de ce phénomène. Le premier concerne les conditions de trempe : temps d'homogénéisation dans le domaine β et vitesse de refroidissement. Une adaptation au Zircaloy-4 de l'essai Jominy montre que ces deux paramètres ont une influence décisive sur la taille des colonies (par l'intermédiaire de la taille des grains β) et sur l'épaisseur des lamelles. Le second présente des essais de compression selon trois directions orthogonales. La troisième passe fragmente les colonies qui ont résisté aux deux autres et affine sensiblement la microstructure. A 750°C en particulier, un cycle de trois passes permet d'obtenir des grains de 30 µm ; mais les meilleurs résultats sont obtenus à 650°C (grains de 17 µm) et à grande vitesse de déformation (grains de 10 µm).Dans le troisième, un modèle de plasticité cristalline tridimensionnel implémenté dans le code d'éléments finis ABAQUS simule le comportement des lamelles sous l'effet de la contrainte. Il prend en compte leur orientation cristallographique en plus de leur morphologie. Dans la plupart des cas, les lamelles s'incurvent dès le début de la déformation macroscopique du matériau, ce qui induit des localisations de la déformation.

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Rekik, Mahmoud. "Mesure et modélisation du comportement magnéto-mécanique dissipatif des matériaux ferromagnétiques à haute limite élastique sous chargement multiaxial". Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2014. http://www.theses.fr/2014DENS0019/document.

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Les travaux de recherche discutés dans ce manuscrit concernent la conception des générateurs de puissance électrique pour l'aéronautique. L’augmentation de la puissance massique de ces équipements passe par une augmentation des vitesses de rotation, donc une augmentation des contraintes. Un premier point est de s'assurer de la bonne tenue mécanique des matériaux. Un deuxième point est de pouvoir prendre en compte les modifications du comportement magnétique (et donc in fine du couple) lorsqu'ils sont soumis à un état de contraintes multiaxial. L’étude présentée vise en particulier à illustrer l’influence d'états de contraintes biaxiaux sur le comportement magnétique des matériaux constitutifs du rotor. Le défi repose sur la mise en place de méthodes de caractérisation du comportement magnéto-mécanique dissipatif uniaxial et multiaxial des nuances développées par Aperam et utilisées par Thales Avionics pour leurs applications aéronautiques (en FeCo-2V et Fe-3%Si à grains non orientés). Des essais non conventionnels seront effectués sur des échantillons en forme de croix de manière à s'approcher des contraintes réellement subies par le rotor. Les essais sont effectués sur la machine d'essai triaxiale Astrée du LMT-Cachan. L'état de contraintes est estimé par corrélation d'images et par diffraction des rayons X. Des mesures magnétiques anhystérétiques et de pertes d'énergie sous contraintes sont reportées. D'autre part, un modèle multi-échelle multiaxial, décrivant le comportement d’un VER à partir de l'équilibre énergétique à l'échelle microscopique sera présenté. L’approche est fondée sur la comparaison des énergies libres de chaque domaine. Une comparaison probabiliste est faite pour déterminer les variables internes que sont les fractions volumiques des domaines. Différentes stratégies envisageables pour modéliser la dissipation statique seront discutées. Puis nous présentons l’approche magnéto-élastique que nous avons retenue visant à une meilleure considération de l’effet de la contrainte sur le comportement des matériaux ferromagnétiques
The research presented in this thesis is motivated by the design of rotors for high speed rotating machines. The increased power density of these devices requires a higher rotation speed, leading to higher levels of centrifugal forces and stress in the rotor. A first point is to ensure good mechanical strength of the materials. A second point is to take into account changes in the magnetic behavior (and ultimately torque) when they are subjected to a multiaxial stress state. The present study aims at exploring the influence of biaxial stress states on the magnetic behavior of the materials of the rotor. The challenge lies in the development of methods for the characterization of the magneto-mechanical dissipative uniaxial and multiaxial behavior of metal sheets developed by Aperam Alloy and used by Thales Avionics for their aeronautical applications (in FeCo-2V and non-oriented Fe-3%Si). Non conventional experiments are performed on cross-shaped samples in order to apply biaxial stress representative of the loadings experienced by rotors of rotating machines. These experiments are performed on a multiaxial testing machine, Astrée. Stress level is estimated thanks to digital image correlation and X-ray diffraction Both anhysteretic and dissipative magnetic responses to magneto-mechanical loadings have been recorded. On the other hand, a multi-scale multiaxial model describing the behavior of a RVE from the energy balance at the microscopic scale is presented. The approach is based on a comparison of the free energy of each domain. A probabilistic comparison is made to determine the volume fraction of domains used as internal variables. Different strategies for modeling the static dissipation are discussed. Then we present the chosen magneto-elastic approach, improving the description of the effect of stress on ferromagnetic materials behavior

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Rial, Djihad. "Modélisation tridimensionnelle des flexibles hydroformés et tressés en statique et en fatigue". Electronic Thesis or Diss., Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2184.

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Resumen

Dans cette étude, le comportement mécanique des flexibles ondulés est étudié expérimentalement et numériquement. Afin de surmonter l’important coût de calcul, des solutions analytiques de la théorie des coques toriques ont été utilisées pour homogénéiser le comportement global en utilisant des poutres simples à propriétés équivalentes. Ensuite, le modèle analytique proposé a été vérifié en le comparant avec des modèles éléments finis en trois dimensions. Des essais expérimentaux ont été conçus pour étudier l’expansion sous pression et le comportement en flexion de ces structures. Il est démontré que lorsque le modèle est implémenté dans un code d’éléments finis, il donne des résultats acceptables avec une réduction considérable temps de calcul. D’autre part, l’importance de la prise en compte des contraintes résiduelles résultant de l’opération d’hydroformage a été montrée. Cette étude consiste aussi à simuler le comportement des tresses métalliques numériquement en utilisant différentes approches – une approche "micro-échelle" directe avec des éléments solides 3D ou des éléments de poutres pour chaque fil métallique, ainsi que des approches homogénéisées où des éléments finis continus sont utilisés pour représenter soit l’ensemble de la structure qui est le modèle "macro-échelle", soit chaque groupe de fils qui est le modèle "méso-échelle". Ces modèles sont comparés par la suite à des résultats expérimentaux, qui sont: un essai de traction simple et un essai d’expansion sous pression. Une investigation numérique et expérimentale de la tenue en fatigue des flexibles métalliques a été présenté. Des échantillons de flexibles ont été soumis à une série de tests de fatigue lors desquels l’amplitude de chargement mécanique était constante, avec une pression interne continuelle similaire aux conditions de travail. Sachant que ces configurations de chargements génèrent des contraintes (déformations) tridimensionnelles, la durée de vie de la structure a été extraite en termes de nombre de cycles à l’initiation de fissures (perte de pression interne). De plus, un modèle d’éléments finis a été créé en tenant en compte les contraintes résiduelles résultant du procédé d’hydroformage afin d’estimer et de comparer avec l’expérience la durée de vie en fatigue. Cette prédiction a été réalisée à l’aide de différentes approches : une approche contrainte-déformation qui est largement utilisée dans les codes commerciaux, une approche de plan critique, une approche énergétique et une approche basée sur le cumul d’endommagement
Hydroformed flexible tubes are essential structures used in several industrial sectors such as the automotive sector, the aviation industry or energy production, such as the production of renewable energy in solar thermal energy farms where the panels must both be supplying fluid along and follow the direction of the sun. These structures serve as connecting parts between the rigid parts different mechanisms, primarily used for damping vibrations and acoustic emissions, and, as their name suggests, they also allow flexibility and pressure expansion, which considerably improves the fatigue strength. The mastery and prediction of the mechanical behavior of these structures are very important from a safety point of view and an economic point of view. Indeed, their accidental breakage can cause very serious consequences due to their use in sensitive areas such as the nuclear industry. In this context, this thesis was launched between Compiegne University of Technology and industrial BOA-group to create digital approaches to behavioral predictions and estimating the life braided hoses that take into account extreme conditions (temperature and pressure) and the forming parameters and properties of the materials used. In terms of use, these products are subject to thermomechanical charge-discharge cycles and vibrations can induce complex deformed piping of wear due to friction and damage by fatigue, The purpose of the study is to develop a numerical approach validated by the experience to certify products and improve the design. This approach will allow to estimate the lifetime of braided wavy taking into account: - the initial state of the product after forming and assembly, - thermomechanical stresses, is defined by the specification, or encountered in specific use cases, - vibrations encountered during use in real cases. The expected results are the life of the products from a calculation model of their behavior using the characteristics of the materials and interaction braid / tube

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Iben, Houria Mohamed. "Etude expérimentale et modélisation de la durée de vie en fatigue d'un alliage d'aluminium de fonderie A356-T6 sous chargement multiaxial". Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015ESMA0007/document.

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Ce travail a pour objectif d'étudier la tenue en fatigue de l'alliage de fonderie A356-T6 sous chargement multiaxial. Des essais en fatigue à 106 cycles ont été effectués pour deux rapports de chargements différents à Rσ = 0 et Rσ = -1. La première partie expérimentale est menée sur des éprouvettes issues d'une coulée en ‘V’ avec des défauts naturels de fonderie et des défauts artificiels avec une variation de la microstructure. Suite aux résultats expérimentaux, nous avons montré que la taille des défauts ainsi que la microstructure caractérisée par la SDAS, sont les principaux paramètres qui influencent la limite de fatigue de cet alliage. Par comparaison entre les résultats obtenus à Rσ = 0 et Rσ = -1, il s'avère que la contrainte moyenne joue un rôle primordial sur la sensibilité du matériau à la taille du défaut et à la SDAS. Dans la suite, des modifications ont été menées sur le critère de DSG qui consistent à introduire l’effet de la SDAS au niveau du critère. L’application de ce critère modifié dans un diagramme de Kitagawa pour les différents cas de chargement a montré que l’abattement de la limite de fatigue en fonction de la taille de défaut et de la SDAS est bien décrit. Dans la dernière partie un outil numérique a été développé permettant de simuler la limite de fatigue en partant du procédé de fonderie. Cette démarche est sous forme d’une chaîne de calcul numérique qui permet de simuler la taille de défaut et de la SDAS à partir du procédé de fonderie. Suite à cette simulation, le modèle est capable de prévoir la limite de fatigue en utilisant le critère de DSG modifié. La combinaison entre la loi de Weibull et le critère de DSG permet à la suite de la chaîne de simulation de prévoir ainsi la probabilité de rupture à chaque point de la structure. Nous avons proposé dans cette partie un moule qui permet d’élaborer des éprouvettes avec deux microstructures différentes. Dans cette étude, une deuxième campagne d’essais a été réalisée sur ces éprouvettes afin de valider la simulation numérique sur le moule proposé. Le modèle numérique prévoit raisonnablement bien les résultats expérimentaux obtenus
This study aims to investigate the fatigue behaviour of A356-T6 aluminum alloy. Experimental fatigue tests at 106 cycles have been performed for two loading ratios: Rσ = 0 and Rσ = -1. The first experimental investigation was conducted on specimens from a ‘V’ wedge casting with natural and artificial defects which provides a variation of the microstructure. Following the experimental results, we have shown that defects characterized by their size and the microstructure characterized by SDAS, are the main parameters that control the fatigue limit. By comparing the results obtained for both loading ratios, it appears that the mean stress has an effect on the sensitivity to the defect size effect and microstructure.The DSG criterion was modified to introduce the effect of SDAS. This improved DSG criterion has been employed to predict the Kitagawa diagram for multiaxial loading for different loading cases. The simulation of the modified DSG criterion showed that the reduction of the fatigue limit with the defect size and SDAS is well described. In the last part a numerical model was developed to perform a simulation of the fatigue limit starting from the casting process. Using this numerical model, we simulated the defect size and SDAS depending on the solidification time, eventually the fatigue limit issimulated using the improved DSG criterion. With combining between Weibull law and modified DSG,we predict the probability of failure at each point of the structure. We proposed in this part a mold which let to obtain samples with two different microstructures. In this study, a second fatigue tests was carried out on these samples to validate the numerical simulation on the proposed mold. It turns out that the numerical model provides reasonably well the obtained experimental results

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Manai, Asma. "Sur une approche pragmatique de l'endommagement anisotrope par fatigue basée sur un critère de fatigue et ses gradients". Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS068.

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Cette thèse traite d’une approche pragmatique de l'endommagement par fatigue des structures sous un chargement cyclique. Un modèle anisotrope de dommage par fatigue a été développé. L'évolution de la dégradation des propriétés du matériau dépend d’un critère de fatigue (choisi) et de ses gradients. La dégradation du matériau anisotrope guidera la propagation des dommages. La propagation des dommages dépend principalement des crêtes de la «surface» du critère (gradients zéro). L'approche proposée décrit l'amorçage, la propagation des dommages et la rupture structurale sous un chargement multiaxial en fatigue. Pour chaque élément fini, des distributions anisotropes non homogènes des propriétés du matériau sont associées. Schématiquement, il apparaît comme un «surfer» matériel sur la «surface» du critère et les dommages suivent la crête de la «surface» du critère (niveau et gradient). Un critère d'approche globale, basé sur des invariants du tenseur des contraintes, est adopté. La réduction des propriétés des matériaux est affectée à un certain nombre de cycles et à un niveau global de contraintes, en utilisant une courbe de Wöhler expérimentale. Deux formes simplifiées du modèle sont proposées et les résultats sont comparés avec un exemple de référence expérimental (plaque cruciforme) et un cas industriel (pale d’une éolienne d’EDF). Une cartographie avec le critère de Dang Van est également calculée pour analyser les résultats numériques
A new practical engineering methodology for the analysis of structures under cyclic loading is proposed in this work . A new anisotropic fatigue damage model is developed. The evolution of material properties degradation depends on a failure criterion and its gradient. The anisotropic material degradation will guide the damage propagation. The propagation of damage is mainly depending on the ridges of the criterion’s « surface » (zero gradients). The proposed approach can describe the initiation and propagation of the damage until the structural failure under fatigue loading. For each finite element, non-homogeneous anisotropic distributions of material properties are associated. Schematically, it seems like a material « surfing » on the criterion’s « surface » and damages follow the crest of the criterion’s « surface » (level and gradient). A global approach criterion, based on invariants of the stress tensor, is adopted. The reduction of material properties is assigned to a number of cycles and a global level of stresses, using an experimental Wöhler curve. Two simplified forms of the model are proposed and results are compared with a cruciform experimental reference example and an industrial case. A mapping with Dang Van criterion is also computed to analyze the numerical results

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Bellecave, Johan. "Stress Gradients In Fretting Fatigue". Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015DENS0036/document.

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Resumen

Cette thèse fait partie d’un programme de recherche international (IRG Cognac). Lancé par le motoriste SNECMA (groupe SAFRAN), ce projet regroupe l’ENS Cachan, UnB, ENSMA, CNRS, Snecma, Turbomeca et Messier Bugatti Dowti, et se concentre sur l’effet du gradient des contraintes sur endommagement par fretting fatigue. Le fretting-fatigue se réfère au processus d’endommagement localisés en bord de fuite entre deux corps en contact soumis à un chargement de fatigue. La maitrise de ce phénomène est d’une importance cruciale dans la détermination des durées de vie des disques de turbine. En bord de contact, le champ de contrainte hérité des forces de contact est maximal à la surface mais présente un fort gradient en s’éloignant du contact.Il a été montré dans cette thèse que pour l’alliage Ti-6AL-4V, les approches locales, basés sur le niveau de contrainte au points critiques ne sont pas applicable dans ces conditions. Une approche non locale, s’appuyant sur la théorie de la distance critique a donc été utilisée. En effet, des fissures courtes initiées au point critique peuvent propager jusqu’à rupture ou peuvent s’arrêter si la diminution des contraintes est suffisamment sévère. Une seconde difficulté réside dans la nature multiaxial et localement non proportionnel du chargement. Le fretting fatigue est généralement créé par la superposition d’un chargement de fatigue cyclique, d’une force normale à la surface souvent considérée constante, et d’une force cyclique tangentiel à la surface mais dont la fréquence peut être différente de celle de la fatigue.Les résultats des essais réalisés ont mis en évidence l’effet du gradient des contraintes sur la fissuration et ont étaient utilisés pour évaluer le potentiel de diffèrent critères pour le dimensionnement en fatigue des structures. La simulation du phénomène a en effet été réalisé en utilisant différente approches. La première s’appuie sur la Théorie de la distance critique et utilise un critère multiaxial. La seconde utilise l’amplitude du facteur d’intensité des contraintes, ΔK, pour prédire l’arrêt des fissures courtes. Finalement un récent modèle construit comme un critère de plasticité en pointe de fissure a été appliqué au problème de fretting fatigue. Ce critère a pour particularité de prendre en compte la contrainte T dans le développement asymptotique en pointe de fissure
This thesis is part of an international research program (IRG Cognac) initiated by the engine manufacturer SNECMA (SAFRAN group) involving ENS Cachan, UnB, ENSMA, CNRS, Snecma, Turbomeca et Messier Bugatti Dowty. The thesis focuses on the effect of a stress gradient in fretting fatigue. Fretting-fatigue refers to the damage process localized at the frontier of the contact between two contacting bodies subjected to fatigue loadings. The prediction of this phenomenon is of major importance in determining, for instance, the lifetime of fan's disc. In the vicinity of the contact front, the stress field inherited from the contact loads is maximal at the surface and displays a strong gradient from the surface. It was shown in this thesis, for a Ti-6AL-4V alloy, that local approaches, based on local stresses at the most critical point, are not appropriate to predict fretting fatigue lives. As a matter of fact, short cracks initiated at the most critical point may stop if the stress decay from the surface is strong enough or may continue their growth, up to the failure of the component, if the stress gradient from the surface is not string enough. A second difficulty is the multiaxial and non-proportional nature of the loading conditions. Fatigue-fretting stems from the combination of loads that have neither the same spatial distribution nor the same time-dependency. In fretting-fatigue tests, three loading components are considered, the fatigue loading of the component (cyclic), the normal part (assumed to be constant) and the in-plane part (cyclic) of the loads between the two contacting components. To quantify the effect of the stress gradient, tests were carried out on a fatigue testing contact bench developed at the University of Brasilia, with experimental conditions ensuring different stress gradient while keeping the maximal stress the same. Damage mechanisms were studied using post-mortem analysis and optical microscopy on the contact elements tested. The prediction of the fretting fatigue life was done using different approaches. The first one is based on the Critical Distance Method and a fatigue criterion. The second is based on a K-based short crack arrest method. Finally, a new criterion was proposed. This method considers a generalized von Mises yield criterion for the crack tip region and accounts for the T-stresses in the asymptotic LEFM development

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Refai, Khalil. "Effet de la méso-architecture sur le comportement en fatigue des structures lattices optimisées obtenues par fabrication additive". Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE028.

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Resumen

Une approche numérique est proposée pour évaluer la résistance en fatigue à grand nombre de cycles des structures cellulaires périodiques produites par SLM sous des chargements multiaxiaux. Le modèle est basé sur un schéma général d'homogénéisation numérique et une description explicite de la cellule élémentaire combinée à une analyse des valeurs extrêmes utilisant un paramètre indicateur de fatigue basé sur le critère de Crossland. De plus, l'écart géométrique et la rugosité de surface sont caractérisés expérimentalement et prisent en compte dans le modèle numérique en utilisant trois méthodes qui sont comparées à la résistance en fatigue expérimentale. L'optimisation topologique (OT) repousse encore plus loin les limites de la liberté de conception. Dans notre étude, l'OT a été développée pour prévenir les défaillances dues à la fatigue en utilisant la méthode SIMP reformulée dans le cadre mathématique des fonctions NURBS (Non-Uniform Rational BSpline)
A numerical approach is proposed to assess the high cycle fatigue strength of periodic cellular structures produced by SLM under multiaxial loads. The model is based on a general numerical homogenisation scheme and an explicit description of the Elementary Cell combined to an extreme values analysis making use of a fatigue indicator parameter based on Crossland’s criterion. Also, geometric discrepancy and surface roughness are experimentally characterised and considered in the numerical model using three methods which are compared to the experimental fatigue strength. Topology optimisation (TO) pushes the boundaries of design freedom even further. In our study, Topology Optimisation was developed to prevent fatigue failure using SIMP method revisited and reformulated within the mathematical framework of Non-Uniform Rational BSpline functions

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Camara, Aliou Badara. "Analyse du comportement en fatigue d'assemblages boulonnés". Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC105.

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Resumen

L’intégrité structurelle des composants mécaniques et de leurs assemblages est un objectif majeur de conception. Les applications peuvent concerner l’aéronautique, l’automobile, le ferroviaire ainsi que les ouvrages tels que les ponts ou encore des mâts soumis à des sollicitations cycliques ou à amplitude variable. Cela amène l’ingénieur de conception à prendre en compte différents phénomènes dont celui de la fatigue, facteur dominant pouvant conduire, sous sollicitation dynamique, à la défaillance des structures ou de certaines pièces les constituant. Un outil de post-traitement a, d’une part, été développé et implémenté sous Matlab pour évaluer le niveau d’endommagement à la limite d’endurance fixée du matériau (2.106 cycles) et, d’autre part, une démarche itérative a été proposée pour le calcul de durée de vie en fatigue. Les deux critères multiaxiaux de fatigue utilisés sont le critère de Dang Van (approche de type plan critique) et celui de Zenner (approche intégrale). L’outil de post-traitement est validé par des résultats d’essais de fatigue issus de la bibliographie. Ces essais de fatigue sont réalisés sur des boulons M10 de classe de qualité 8.8. Les résultats établis sont comparés avec ceux obtenus à partir des normes existantes (Eurocode 3 et VDI 2230 notamment). Les deux critères multiaxiaux de fatigue retenus dans le cadre de ce travail sont confrontés à la banque de données des essais multiaxiaux qu’on trouve dans lalittérature. Les assemblages, boulonnés ou soudés, constituent des zones singulières dans les structures. Dans le butde mieux comprendre le comportement en fatigue du boulon dans un assemblage, un tronçon en té boulonné dans lequel le boulon peut être précontraint par serrage est modélisé par éléments finis sous le logiciel Salomé-méca. La précharge est modélisée numériquement en imposant un déplacement axial relatif entre les noeuds de l’écrou et ceux de la tige de la vis. L’effort axial FB et le moment fléchissant MB obtenus dans la vis avec le modèle numérique du tronçon en té sont validés par des solutions analytiques et des analyses expérimentales (essais de traction statique sur tronçon en té). Une étude paramétrique est menée pour analyser les influences en fatigue de la précharge dans le boulon, du diamètre de celui-ci, de son excentration par rapport à l’âme du tronçon en té et de l’épaisseur de la semelle. L’analyse s’est intéressée d’abord au niveau d’endommagement du boulon, puis à sa durée de vie en fatigue multiaxiale en utilisant l’outil de post-traitement construit dans le cadre du présent travail. Les simulations numériques de l’endommagement et de la durée de vie en fatigue montrent un comportement différent des deux approches utilisées de la fatigue multiaxiale pour la prise en compte de l’effet d’un pré-serrage important. Enfin, une campagne d’essais expérimentaux sur des tronçons en té a également été menée pour la validation du modèle numérique par rapport à l’effort axialFB et au moment de flexion MB dans le boulon
The structural integrity of mechanical components and their assemblies is a major design purpose. The applications may concern the aeronautics, the automobile, the railway as well as structures such as bridges or masts subjected to cyclic loads or to variable amplitude stress states. This leads the design engineer to take into account various phenomena, including fatigue, a dominant factor that may lead, under dynamic stress, to the failure of structures or parts of them. The mechanical components are generally subjected in service to multiaxial stress states. Taking into account the triaxiality of stress states requires the use of multiaxial fatigue criteria. They are suitable tools for assessing the material fatigue resistance against periodical stress states, especially when they are multiaxial. A fatigue post-processing tool is developed and implemented under Matlab software to assess on the one hand, the damage level at the fixed endurance limit of the material (2.106 cycles) and, on the other hand, the fatigue life up to crack initiation from an iterative fatigue calculation process. The two multiaxial fatiguecriteria used are Dang Van criterion (critical plane approach) and Zenner criterion (integral approach). Then, the fatigue post-processing tool is validated by fatigue test results from the bibliography. These fatigue tests are performed on M10 bolts of 8.8 quality class. The results are compared with those obtained from existing standards (Eurocode 3 and VDI 2230). The two multiaxial fatigue criteria used inthis work are compared and validated from the database of multiaxial tests found in the literature. Bolted or welded assemblies are singular areas in the structures. In order to better understand the fatiguebehavior of the bolt in an assembly, a tee-stub in which the bolt can be pre-stressed by clamping is modeled by finite elements under Salome-meca software. The preload is modeled numerically by imposing a relative axial displacement between the nodes of the nut and those of the rod of the screw. The FB axial force and the MB bending moment obtained in the screw with the numerical model of the tee-stub is validated by analytical solutions on the one hand and by experimental results (static tension tests on a tee-stub) on the other hand. A parametric study is conducted to analyze the fatigue influences of the bolt preload, its diameter, its location with respect to the tee-stub soul and the flange thickness. The analysis first focused on the bolt damage level, then on its fatigue life using the multiaxial fatigue post-processing tool built as part of this work. Numerical simulations of damage and fatigue life show a different behavior of the two multiaxial fatigue approaches to take into account the effect of a significanttightening. Experimental tests run on a tee-stub were also conducted to validate the numerical model with respect to the FB axial force and the MB bending moment

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Guellec, Corentin. "Caractérisation en fatigue à grand nombre de cycles par mesures d’auto-échauffement des aciers d’arbres de transmission pour application navale sous chargements cycliques complexes". Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2023. http://www.theses.fr/2023ENTA0001.

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Resumen

Les lignes d’arbres de transmission navale sont soumises à des chargements cycliques complexes. Afin de caractériser en fatigue ces lignes d’arbres, deux objectifs complémentaires sont achevés. Dans un premier temps, les chargements des lignes d’arbres sont caractérisés afin d’identifier des cycles de fatigue pertinents. Lors de cette étape, une méthode paramétrique originale de dimensionnement en fatigue est mise en place. Cette méthode repose sur une modélisation des chargements avec une prise en compte de leur variabilité, de la contrainte moyenne et de la non-proportionnalité. Cette méthode montre qu’il existe deux modes d’endommagement avec un mode associé au régime cyclique établi de la flexion rotative et un mode associé aux manoeuvres du navire. Dans un second temps, une méthode de caractérisation rapide est mise en place afin d’étudier le comportement des aciers des lignes d’arbres en fatigue pour un grand nombre de configurations de chargements. Un modèle permettant d’identifier le comportement en fatigue à grand nombre de cycles, à partir des mesures d’autoéchauffements, est employé. Les aciers de l’étude sont caractérisés en traction-torsion pour diverses configurations de contraintes moyennes et de non-proportionnalité du chargement. Dans ce cadre, la notion de surface d’iso-auto-échauffement est introduite. Elle permet, pour une éprouvette, de modéliser le comportement élastoplastique et dissipatif du matériau dans l’espace dédié des contraintes. Leur utilisation permet de définir un critère de fatigue multiéchelle basé sur les invariants du tenseur des contraintes. Dans l’étude, une modélisation du comportement du matériau est proposée pour les chargements de très faible amplitude (fatigue à très grand nombre de cycles VHCF) montrant une différence forte de dissipation par rapport au régime d’amplitudes plus importantes (i.e. le domaine de la fatigue à grand nombre de cycles HCF)
Marine shaft lines undergo complex cyclic loadings. In order to characterize these structures in fatigue, two complementary objectives are achieved. Firstly, the marine shaft’s loads are characterized in order to identify relevant fatigue cycles. During this step, an original parametric fatigue design method is implemented. This method is based on the definition of an equivalent load considering multiaxiality, variability, non-proportionality and mean stress. This method allows to distinguish two damage modes with a mode associated with the established cyclic regime of rotary bending and a mode associated with the ship’s maneuvers. Secondly, a rapid characterization method is implemented to characterize in fatigue the marine shafts’ steels for a large number of loading configurations. The method is based on a model which enables fatigue identification behaviors from self-heating measurements. The steels of the study are characterized in tension-torsion for various configurations of mean stress and nonproportionality of the loading. In this context, the notion of iso-self-heating surfaces is introduced. It allows, for a specimen, to model the elastoplastic and dissipative behavior of the material in the dedicated stress space. Their use makes it possible to define a multiscale fatigue criterion based on the invariants of the stress tensor. In the study, a modeling of the behavior of the material is proposed for very low amplitude loads (VHCF) exhibiting a strong difference in dissipation compared to the regime of higher amplitudes (i.e. HCF domain)

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Tesis sobre el tema "Contrainte multiaxiale"

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