Approche expérimentale et numérique de l’effet des inclusions métallurgiques sur la fatigue multiaxiale de l'acier 32cdv13

Description

du sujet et du déroulement de la thèse

L’objectif principal de cette thèse est de développer et d’adapter une approche de modélisation probabiliste de la fatigue multiaxiale, intégrant explicitement l’effet des inclusions métallurgiques orientées, dans les régimes HCF et VHCF de l’acier 32CDV13. L’étude comportera à la fois un volet expérimental et un volet de modélisation, menés de manière complémentaire. Les travaux viseront à mieux comprendre et quantifier l’influence de la morphologie, de l’orientation et de la taille de ces défauts sur l’amorçage des fissures sous chargements multiaxiaux complexes.

Plus précisément, l’étude s’articulera autour des axes suivants, en lien direct avec les verrous scientifiques identifiés :

1. Analyse bibliographique approfondie des approches existantes en fatigue multiaxiale, probabiliste et « fatigue from defect », ainsi que des modèles de type diagramme de Kitagawa
2. Bilan de la variété des chargements critiques vue par les pièces Airbus, définitin de l'étendue des chargements à aborder dans les travaux
3. Construction d’une campagne expérimentale adaptée et conduite des essais de fatigue sous différents modes de sollicitation afin d’approcher les conditions réelles d’amorçage et de micropropagation des microfissures autour des défauts. Recours à des défauts artificiels si nécessaire
4. Exploitation et analyse de données expérimentales existantes et des résultats de la campagne expérimentale afin d’identifier les paramètres clés gouvernant l’amorçage en fatigue à partir d’inclusions métallurgiques macroscopiques et de fournir les éléments nécessaires à la calibration et à la validation des modèles
5. Adaptation de l’approche de taille équivalente des défauts afin de prendre en compte des inclusions allongées et orientées, représentatives des défauts observés dans les pièces issues de barres laminées
6. Prise en cmpte effective des effets du rapport de charge R et de la multiaxialité traction–torsion sur le diagramme de Kitagawa, dans un cadre probabiliste.

L’étude proposée combine ainsi un volet expérimental, destiné à caractériser les mécanismes d’amorçage et à alimenter les modèles, et un volet de modélisation à dominante probabiliste. Elle s’inscrit dans une démarche amont visant à lever les verrous scientifiques identifiés et à améliorer les méthodes de dimensionnement en fatigue des composants critiques soumis à des chargements multiaxiaux complexes.

Les travaux de thèse seront menés principalement au laboratoire LAMPA, avec une collaboration étroite avec Airbus Helicopters, incluant des périodes d’immersion en environnement industriel. Cette collaboration permettra d’assurer l’adéquation des développements méthodologiques avec les problématiques industrielles réelles et de favoriser la valorisation des résultats.

Informations pratiques

Profil du candidat : master 2, dernière année de cycle ingénieur, formation mécanique/matériaux. Le master recherche est un plus mais pas obligatoire (le candidat devra néanmoins pouvoir faire valoir d’une expérience en recherche et développement).

Début de l’étude : Rentrée universitaire .

Localisation : Laboratoire LAMPA, ENSAM Angers (80% du temps) ; Airbus Helicopters Marignanne (20% du temps).

Bibliographie

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Starting date

-09-14

Funding category

Cifre

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