La propagation en fatigue d'une fissure, à partir d'un défaut initial en surface présent dans une structure tridimensionnelle chargée mécaniquement, est caractérisée par le fait que le défaut prend une forme semi-elliptique qui évolue au cours du temps. La sécurité des constructions et notamment celle des réservoirs sous pression interne nécessite de connaitre l'évolution de ce défaut au cours du chargement cyclique. Les concepts de sécurité, comme celui de fuite avant rupture, utilisent à la fois la profondeur et la forme du défaut elliptique au cours de la fissuration et nécessitent donc la connaissance de la loi de propagation. Cette évolution complexe est le plus souvent considérée comme régie par des approches basées toutes sur l'hypothèse que la propagation d'une fissure est sensible au gradient de contraintes et donc gouvernée par le facteur d'intensité de contraintes. Trois approches sont utilisées successivement, locale, globale et semi-locale. Par le biais des résultats des essais de fissuration et des calculs aux éléments finis nous avons examiné en même temps la valeur et l'évolution du facteur d'intensité de contraintes tout le long du front de fissuration initial de forme semi-elliptique, contenu dans une plaque en flexion trois points et dans un tube sous pression interne. Le calcul a été fait à partir des mesures réelles du front de fissure sur tube et sur plaque pour différentes conditions de géométrie a/c et a/b. Apres quoi nous avons utilisé ces résultats pour déterminer les paramètres de fissuration mi et Ci de la loi de paris. Ces coefficients sont relatifs à la solution de la fissure semi-elliptique au point le plus profond et en surface et pour deux rapports de charge R = 0,1 et 0,3 dans le cas d'une plaque (R = 0,3 dans le cas d'un tube). Nos résultats ont montres une certaine divergence concernant à la fois la valeur et l'évolution du facteur d'intensité de contraintes, notamment par rapport à ceux dépouillés par la solution de newman & raju et cruse & besuner. Cette divergence est du à notre avis à la densité et aux types de maillage utilise. Nos résultats sont une contribution au problème de la propagation des fissures de fatigue semi-elliptiques qui selon nous est encore actuellement un problème ouvert.

Une méthode améliorant le calcul des facteurs d’intensité de contrainte en mode I par hybridation de deux fonctions de poids est présentée et appliquée aux cas de fissures elliptiques sous différents chargements. L'hybridation consiste à utiliser l'une ou l'autre des deux fonctions dans la zone de la fissure où la fonction est la plus efficace. La délimitation des zones est faite après optimisation des paramètres géométriques de la fissure. Afin d’étendre l’utilisation de cette approche à la modélisation des fissures semi-elliptiques, son couplage avec la PWFM (Point Weight Function Method) pour tenir compte de l’effet de la surface libre a été réalisé. L’utilisation des lois de propagation de fissure (de Paris et de Sih) a permis l’extension de l’application de l’approche d’hybridation aux problèmes de fatigue. La qualité des résultats trouvés pour les fissures elliptiques et semi-elliptiques est bonne aussi bien pour les chargements quasi-statiques que pour ceux de fatigue.

Le matériau étudié est le superalliage base nickel n18, élaboré par métallurgie des poudres MDP. La présence d'inclusions exogènes en fond d'entaille peut entrainer l'amorçage très précoce de petites fissures. en premier lieu, un dispositif d'essai a été mis en œuvre pour pouvoir mesurer la propagation à 650°C de fissures semi-elliptique en fond d'entaille dont la taille est comprise entre 100 m et 1 mm. D’autre part une étude approfondie de l'état de contrainte et de déformation dans la structure entaillée, en prenant en compte le comportement élastoviscoplastique du matériau a été conduite. Puis une méthode de calcul du facteur d'intensité des contraintes est proposée pour des fissures semi-elliptiques se propageant sous un gradient de contrainte complexe. En utilisant cette méthode de dépouillement on observe, qu’à même facteur d'intensité des contraintes, les fissures se propagent plus vite en fond d'entaille que dans une éprouvette lisse et cet effet est d'autant plus marqué que le niveau de chargement de l'éprouvette entaillée est important. Cet effet d'entaille est attribué à une variation du niveau d'ouverture des fissures, qui a été étudié dans les éprouvettes lisses, expérimentalement et numériquement, en relation avec le comportement mécanique du matériau. Un modèle semi-analytique est proposé. D’autre part des calculs numériques du niveau d'ouverture ont été effectués dans les éprouvettes entaillées et sont en bon accord avec les résultats analytiques. La correction en terme de facteur d'intensité des contraintes effectif appliquée aux résultats de fissuration expérimentaux permet de retrouver en fond d'entaille les vitesses de fissuration observées sur éprouvettes lisses

La fiabilité anticipe et prévoit le futur en vue d’améliorer les performances et le niveau de sûreté par l’optimisation des stratégies d’exploitation. Elle a fait preuve d’une évolution notable au niveau des matériaux et des structures. Largement inspiré des modèles de la mécanique de rupture, cet ouvrage présente les cas les plus significatifs dont l’encadrement de la probabilité de rupture par les bornes simples, la méthode Bayésienne appliquée, les chaînes de Markov, les indices de fiabilité de Cornell et de Hasofer-Lind ou l’intégrale indicatrice du dommage et de la simulation de Monte Carlo. Ce volume insiste sur le calcul des incertitudes au sens de la méthode GUM (Guide to the expression of Uncertainty in Measurement) en respectant le vocabulaire international de métrologie. Destiné aux universitaires et aux professionnels, Fiabilité mécanique appliquée se caractérise par son approche pédagogique des méthodes statistiques, structurées autour de cas concrets et illustrées d’applications corrigées et commentées. Ce volume apportera une aide précieuse aux concepteurs et aux décideurs.

This work contains 16 papers dealing with the failure of structures and components subjected to cyclic loading, ranging from detailed theoretical analyses of particular topics to very broad surveys of particular applications.

CE TRAVAIL A ETE CONCENTRE A L'ETUDE DU COMPORTEMENT ET A LA COMPREHENSION DU MECANISME DE FISSURATION A HAUTE FREQUENCE EN FATIGUE ET EN FRETTING-FATIGUE. LES PRINCIPAUX TRAVAUX DANS CETTE ETUDE SONT : DEVELOPPEMENT DE NOUVEAUX SYSTEMES D'ESSAI POUR LA FISSURATION ET LE FRETTING FATIGUE A HAUTE FREQUENCE ; CALCUL NUMERAL DU FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTE PAR LES ELEMENTS FINIS (PROGRAMME ANSYS) ; ETUDES EXPERIMENTAUX DU SEUIL DE FISSURATION A HAUTE FREQUENCE EN FATIGUE SUR DE NOMBREUX MATERIAUX (FONTE, ACIERS INOXYDABLES, TOLE MINCE ET ACIERS A RESSORT) ET EN FRETTING-FATIGUE SUR LES ACIERS A HAUTES RESISTANCES ; ANALYSES MICROSTRUCTURELLES DES MECANISMES DE FATIGUE A PARTIR DU MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE. LA FATIGUE VIBRATOIRE A HAUTE FREQUENCE EST UN MOYEN PRATIQUE ET FIABLE POUR L'ETUDE DE COMPORTEMENT DE FISSURATION EN FATIGUE. LA FREQUENCE N'A PAS D'EFFET SIGNIFICATIF SUR LE SEUIL DE PROPAGATION. L'AUGMENTATION DE TEMPERATURE DUE A L'ABSORPTION D'ENERGIE ULTRASONIQUE N'EST PAS TRES IMPORTANTE POUR LES ESSAIS DE FISSURATION A FAIBLE VITESSE. COMME EN FATIGUE CONVENTIONNELLE, L'EFFET DU RAPPORT DE CHARGEMENT R ET DE LA FERMETURE DE FISSURE EXISTE EN FATIGUE VIBRATOIRE. LES MECANISMES DE FISSURATION SONT LES MEMES EN FATIGUE VIBRATOIRE QU'EN FATIGUE CONVENTIONNELLE LORSQUE LA COMPARAISON EST POSSIBLE. UN COEFFICIENT DE REDUCTION DE LA LIMITE DE FATIGUE EST TROUVE DE 3,5 FOIS DU AU FRETTING. EN FRETTING-FATIGUE A HAUTE FREQUENCE, LE MECANISME D'AMORCAGE ET PROPAGATION DES FISSURES A ETE ANALYSE, ET LE SITE D'AMORCAGE ET LA DIRECTIONS DE PROPAGATION ONT ETE DEFINIS. LA DUREE DE VIE DU FRETTING-FATIGUE ET DETERMINEE PAR LA PROPAGATION DE LA FISSURE PRINCIPALE. LA MECANIQUE DE LA RUPTURE A ETE UTILISEE POUR PREDIRE LA DUREE DE VIE ET LE SEUIL DE PROPAGATION DE LA FISSURE PRINCIPALE EST CORRESPONDANT A LA LIMITE D'ENDURANCE.