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Vincent ROUÉ soutiendra une thèse de doctorat vendredi 9 octobre à 13 h 30 en Amphi1, ENSTA Bretagne sur le sujet suivant :
" Détermination rapide des propriétés en fatigue à grand nombre de cycles à partir de mesures d'auto-échauffement sous sollicitations cycliques : application aux alliages métalliques pour turboréacteurs aéronautiques "
- Mention : Sciences pour l’Ingénieur
- Spécialité : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
Composition du jury :
Rapporteurs :
- Andrei CONSTANTINESCU, Directeur de Recherche CNRS, Laboratoire mécanique des solides, Ecole Polytechnique Palaiseau - Visio
- Ludovic VINCENT, Ingénieur de Recherche, CEA Saclay - Présent
Examinateurs :
- Luc RÉMY, Directeur de Recherche CNRS, Centre des Matériaux, Mines ParisTech - Visio
- Jonathan CORMIER, Maître de Conférences, Institu P', ISAE-ENSMA Poitiers - Présent
- Marion RISBET, Professeure des Universités, Laboratoire Roberval - UT Compiègne - Présente
Invités :
- Arnaud LONGUET, Ingénieur de Recherche, Safran Aircraft Engines (77) - Visio
- Quentin PUJOL D'ANDREBO, Ingénieur de Recherche, Safran Aircraft Engines (77) - Visio
Encadrement :
- Sylvain CALLOCH - IRDL/ENSTA Bretagne - Directeur de thèse - Présent
- Cédric DOUDARD – IRDL/ENSTA Bretagne - Co-Directeur de thèse- Présent
Résumé :
Mots-clés : Fatigue à grand nombre de cycles, mesures d’auto-échauffement, essais haute température, dispersion des essais de fatigue, TA6V, AM1
L’amélioration des moteurs d’avion passe notamment par l’augmentation des températures de fonctionnement. Ainsi les pièces de turboréacteurs subissent des sollicitations en contrainte et en température de plus en plus sévères. Dans ce contexte aéronautique, les méthodes de dimensionnement doivent être toujours plus précises et efficaces. Il est alors nécessaire de disposer des propriétés en fatigue à grand nombre de cycles pour les nombreux matériaux constituant les turboréacteurs aéronautiques, et à différentes températures. Ces propriétés sont généralement représentées dans un diagramme de Haigh, caractérisant les limites d’endurances en fonction de la contrainte moyenne du chargement. Classiquement, ces diagrammes de Haigh sont obtenus à partir d’essais de type Staircase, donc pour chaque condition de température et de rapport de charge. De plus, l’aspect dispersif de la fatigue à grand nombre de cycles rend la caractérisation des propriétés en fatigue délicate. Pour correctement les évaluer, il est alors nécessaire de réaliser de très nombreux essais de fatigue, ce qui s’avère long et coûteux (d’autant plus pour des essais à haute température).
L’objectif de l’étude est alors de mettre en place une méthode de détermination rapide des propriétés en fatigue à grand nombre de cycles, à différentes températures, à partir de mesures d’auto-échauffement. Il est alors nécessaire de mettre en place un protocole d’essais permettant de détecter les faibles variations de température de l’éprouvette, son auto-échauffement sous sollicitation cyclique, dans un environnement à haute température. Pour cela, deux matériaux sont étudiés : dans la partie froide du turboréacteur (jusqu’à 350°C) un alliage de titane TA6V et dans la partie chaude (jusqu’à 1000°C), un superalliage monocristallin base nickel AM1. Des courbes d’auto-échauffement sont ainsi obtenues, avec de bonnes résolutions thermiques, jusqu’à des environnements thermiques de 950°C.
L’analyse des courbes d’auto-échauffement du TA6V permet de déterminer les propriétés en fatigue pour différentes conditions de rapports de charge et de températures et donc de construire des diagrammes de Haigh avec un nombre limité d’éprouvettes et dans un temps très court. De plus, l’analyse à partir d’un modèle probabiliste à deux échelles de l’auto-échauffement permet de déterminer la dispersion des essais de fatigue à partir d’une seule éprouvette. Ces résultats sont alors évalués à partir de simulations d’essais de fatigue et de courbes d’auto-échauffement (dans le cadre du modèle du modèle probabiliste à deux échelles) afin de quantifier les incertitudes sur la détermination des propriétés en fatigue, et notamment sur le paramètre de dispersion.
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