Ce travail vise à améliorer notre compréhension du comportement en fatigue à grand et très grand nombre de cycles d'un acier ferrito-martensitique dual phase, notamment les effets de la température et de la vitesse de déformation résultant de chargements cycliques à haute fréquence. L'effet de la fréquence sur la réponse en fatigue de l'acier DP600 a été étudié en effectuant des essais de fatigue sur une machine ultrasonique travaillant à 20 kHz et sur une machine conventionnelle travaillant à des fréquences inférieures à 100 Hz. Des études de fractographie et des observations microscopiques à la surface des échantillons ont été effectuées pour étudier les mécanismes de déformation et de rupture. De plus, la thermographie infrarouge in situ a été utilisée pour étudier la réponse thermique et les mécanismes dissipatifs du matériau lors des essais de fatigue. Les courbes S-N ont été déterminées à partir de chargements de fatigue ultrasoniques à 20 kHz et d'essais conventionnels à 30 Hz. La durée de vie pour une amplitude de contrainte donnée est plus élevée dans le cas de la fatigue ultrasonique bien que la limite de fatigue soit identique dans les deux cas. L'augmentation inévitable de la température en fatigue ultrasonique à fortes amplitudes de contraintes, ainsi que le comportement dépendant de la vitesse de déformation de la ferrite, en tant que structure CC, ont été trouvés comme les paramètres clés expliquant le comportement observé en fatigue, et la réponse thermique sous les fréquences faibles et ultrasoniques. Les écarts observés entre l'essai de fatigue conventionnel et celui ultrasonique ont été évalués à travers les mécanismes de mobilité des dislocations vis dans la phase ferritique de structure cubique centrée (CC). La durée de vie plus élevée et l'amorçage de la fissure principale sur une inclusion observés en fatigue ultrasonique ont été attribués au vieillissement dynamique résultant du fort auto-échauffement du matériau aux fortes amplitudes de contraintes. L'existence d'une transition du régime thermiquement activé au régime athermique avec l'augmentation de l'amplitude de contrainte a été mise en évidence. Au-dessous de la limite de fatigue, la déformation a lieu dans un régime thermiquement activé alors qu'elle est dans un régime athermique au-dessus de la limite de fatigue. En fatigue conventionnelle, la déformation est athermique pour toutes les amplitudes de contrainte. Une carte de transition a été produite en utilisant les résultats expérimentaux pour l'acier DP600 ainsi que les données disponibles dans la littérature pour d'autres aciers à base de ferrite, montrant ainsi la corrélation entre le mouvement des dislocations vis thermiquement activé et l'absence de rupture en fatigue à très grand nombre de cycle.

This book presents the proceedings of one of the major conferences in fatigue, fracture and structural integrity (NT2F). The papers are organized and divided in five different themes: fatigue and fracture mechanics of structures and advanced materials; fatigue and fracture in pressure vessels and pipelines: mechanical behavior and structural integrity of welded, bonded and bolted joints; residual stress and environmental effects on the fatigue behavior; and simulation methods, analytical and computation models in fatigue and fracture.

This text describes the mathematical formulation and proof of the unified mechanics theory (UMT) which is based on the unification of Newton’s laws and the laws of thermodynamics. It also presents formulations and experimental verifications of the theory for thermal, mechanical, electrical, corrosion, chemical and fatigue loads, and it discusses why the original universal laws of motion proposed by Isaac Newton in 1687 are incomplete. The author provides concrete examples, such as how Newton’s second law, F = ma, gives the initial acceleration of a soccer ball kicked by a player, but does not tell us how and when the ball would come to a stop. Over the course of Introduction to Unified Mechanics Theory, Dr. Basaran illustrates that Newtonian mechanics does not account for the thermodynamic changes happening in a system over its usable lifetime. And in this context, this book explains how to design a system to perform its intended functions safely over its usable life time and predicts the expected lifetime of the system without using empirical models, a process currently done using Newtonian mechanics and empirical degradation/failure/fatigue models which are curve-fit to test data. Written as a textbook suitable for upper-level undergraduate mechanics courses, as well as first year graduate level courses, this book is the result of over 25 years of scientific activity with the contribution of dozens of scientists from around the world including USA, Russia, Ukraine, Belarus, Spain, China, India and U.K.

The design of mechanical structures with improved and predictable durability cannot be achieved without a thorough understanding of the mechanisms of fatigue damage and more specifically the relationships between the microstructure of materials and their fatigue properties. Written by leading experts in the field, this book (which is complementary to Fatigue of Materials and Structures: Application to Damage and Design, also edited by Claude Bathias and André Pineau), provides an authoritative, comprehensive and unified treatment of the mechanics and micromechanisms of fatigue in metals, polymers and composites. Each chapter is devoted to one of the major classes of materials or to different types of fatigue damage, thereby providing overall coverage of the field. The book deals with crack initiation, crack growth, low-cycle fatigue, gigacycle fatigue, shorts cracks, fatigue micromechanisms and the local approach to fatigue damage, corrosion fatigue, environmental effects and variable amplitude loadings, and will be an important and much used reference for students, practicing engineers and researchers studying fracture and fatigue in numerous areas of mechanical, structural, civil, design, nuclear, and aerospace engineering as well as materials science.