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Thèses
Soutenance de la thèse de
Myriam Kaminski
Modélisation de l’endommagement en fatigue des superalliages monocristallins pour aubes de turbines
en zone de concentration de contrainte
- Date de la soutenance :
Vendredi 23 novembre 2007 à 10h
- Lieu :
ECOLE DES MINES DE PARIS -
60 Bd Saint-Michel - 75006 PARIS -
AMPHI « SCHLUMBERGER » (Salle V107)
- Laboratoire d'accueil à l'Onera : DMSE
- Résumé
Les aubes de turbine Haute Pression des moteurs d’avion, constituées du superalliage monocristallin AM1, sont refroidies par un circuit complexe de microcanalisations. Ce réseau de perforations est situé en bord d’attaque et près du bord de fuite. Il peut constituer des sites privilégiés d’endommagement et d’amorçage de fissures qu’il est indispensable de prendre en compte dans le dimensionnement en fatigue des aubes de turbines.
Ce travail a consisté, dans un premier temps, à réaliser une étude expérimentale sur des éprouvettes perforées de trous de différents diamètres. Elle a permis de mettre en évidence qualitativement et quantitativement l’effet du gradient de contrainte sur l’amorçage de fissure (critère de longueur de fissure de 300µm). Cependant, la contrainte locale maximale (ou la déformation maximale) ne peut suffire dans un critère de rupture car elle surestime le risque de rupture, ne prenant pas en compte les effets d’échelle ou de géométrie. La voie suivie pour intégrer ce dernier consiste, non pas à appliquer le modèle de durée de vie en tout point de la structure mais à utiliser, en pré-traitement, la moyenne volumique des grandeurs nécessaires au calcul de la durée de vie sur un certain rayon d’intégration. Cette méthodologie a amélioré sensiblement les prévisions de durées de vie.
En parallèle, un modèle d’endommagement de fatigue anisotrope qui couple plasticité et endommagement a été développé en s’attachant tout particulièrement à décrire la phase de micro-amorçage. Le recours à des variables définies à l’échelle cristallographique implique, quant à la définition de l'endommagement, l'existence de systèmes endommageant, assimilés aux plans de glissement. Une formulation incrémentale du modèle est proposée. Elle consiste à coupler la loi de comportement inélastique et la loi d'endommagement, toutes deux exprimées de façon temporelle. Ce modèle rend également compte des effets de contrainte moyenne ainsi que des effets du temps au travers d’un dommage dû à l’oxydation. L’identification et la validation du modèle ont été réalisées à partir d’une base de données expérimentales conséquente sur l’AM1 et sur les essais sur éprouvettes perforées réalisés au cours de ce travail. Afin de prendre en compte les effets de gradient liés aux amorçages dans les zones à forts gradients ou de forte concentration de contrainte, la méthode de moyenne volumique a également été appliquée et a fourni des résultats encourageants.
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