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Influence de l'hydrogène gazeux sur la vitesse de propagation d'une fissure de fatigue dans les métaux : approche expérimentale et modélisation

Résumé : L’objectif principal de ce travail est la compréhension des mécanismes qui gouvernent la fissuration assistée par l’hydrogène dans les métaux, en s’appuyant sur l’analyse expérimentale de la propagation des fissures en atmosphère hydrogénant et de l’interaction entre hydrogène et défauts cristallins, et sur le développement d’un modèle de zone cohésive influencé par l’hydrogène.Des essais de propagation de fissure de fatigue ont été réalisés sous haute pression d'hydrogène gazeux sur le fer de pureté commerciale Armco. Les résultats montrent une forte influence de la pression, de la fréquence et de la valeur de ΔK sur la modification des modes de rupture, et, par conséquent, sur les vitesses de propagation. Afin d’identifier les paramètres physiques pertinents qui gouvernent les modes de rupture, une étude sur l’interaction entre hydrogène et défauts cristallins développés lors d’une sollicitation cyclique a été réalisée. Nous avons observé une augmentation de l’absorption totale d’hydrogène avec la déformation plastique cumulée, qui peut être attribuée à l’augmentation du piégeage de l'hydrogène par les dislocations générées au cours de la déformation. Ces données seront ensuite introduites dans un modèle pour reproduire la modification de la diffusion de l’hydrogène en pointe de fissure, et son effet sur la plasticité.Par ailleurs, des mesures de la déformation plastique hors plan en pointe de fissure en présence d’hydrogène ont permis de proposer une amélioration d’un modèle de zone cohésive en introduisant un effet de l’hydrogène sur le comportement plastique des éléments de volume. De plus, l'étude des composantes de la loi de diffusion de Krom a montré l'importance du gradient de contrainte hydrostatique sur la diffusion et l'accumulation de l'hydrogène en pointe de fissure. Le modèle prédit une forte dépendance de la propagation de fissures vis-à-vis de la diffusion de l’hydrogène en pointe de fissure, et est capable de simuler la propagation de fissure sous chargement statique, validant ainsi la superposition d’une composante de fissuration cyclique et d’une contribution statique (due à la présence d’hydrogène), et expliquant la transition des vitesses de propagation observée expérimentalement.
Document type :
Theses
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01319227
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Friday, May 20, 2016 - 2:54:08 PM
Last modification on : Tuesday, June 4, 2019 - 6:21:55 PM

File

2016ESMA0002_bilotta.pdf
Version validated by the jury (STAR)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01319227, version 1

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Giovambattista Bilotta. Influence de l'hydrogène gazeux sur la vitesse de propagation d'une fissure de fatigue dans les métaux : approche expérimentale et modélisation. Autre. ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2016. Français. ⟨NNT : 2016ESMA0002⟩. ⟨tel-01319227⟩

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