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ASTM E647 Croissance des fissures de fatigue da/dN valeur seuil dKth

Zone I et II de la courbe de croissance des fissures

La croissance des fissures da/dN et la valeur de seuil ΔKth selon ASTM E647 sont des valeurs caractéristiques de la mécanique de la rupture et sont déterminées à charge cyclique d'amplitude constante.

Courbe de propagation de fissure

La croissance des fissures d'un matériau est décrite dans la courbe de croissance des fissures. Cette courbe se subdivise en trois plages:

Zones I et II de la courbe de croissance des fissures

La norme ASTM E647 pour la détermination de la valeur de seuil ΔKth et de la croissance des fissures de fatigue da/dN s'intéresse aux plages I et II de la courbe de croissance des fissures. La croissance des fissures selon ASTM E647 est principalement déterminée sur les matériaux ductiles. Pour ce faire, la norme distingue la détermination de la valeur de seuil ΔKth (plage I) de la croissance des fissures de fatigue da/dN (plage II).

Essai de croissance des fissures selon ASTM E647

L’essai de croissance des fissures selon ASTM E647 est effectué sur des éprouvettes dites CT. Une machine d'essai servo-hydraulique HA 250 kN est utilisée pour ce faire. Les valeurs caractéristiques déterminées selon la croissance de la fissure da/dN et la valeur de seuil ΔKth.

Valeur de seuil ΔKth (plage I) selon ASTM E647

Pour déterminer la valeur de seuil ΔKth selon ASTM E647, l'éprouvette est soumise en début essai à des charges dans la plage de l’amorce de fissure ou plus élevées. La vitesse de propagation de fissure est progressivement ralentie en réduisant de plus en plus l'amplitude de la charge. La fissure se propage relativement rapidement au début, puis la propagation de fissure ralentit de plus en plus à la fin de l’essai jusqu’à ce que la fissure s’arrête ou qu’une vitesse de fissuration da/dN de 10-7 mm/changement de charge soit au minimum atteinte. Pour déterminer le ΔKth, ce point devra être atteint. Cette méthode permet de déterminer la valeur de seuil ΔKth (plage II) et la droite de Paris (plage II).

Pour la détermination de la valeur seuil, la norme ASTM E647 décrit deux méthodes:

a) Essai à rapport de contrainte constant R

Les méthodes à rapport de contrainte constant permettent d’abaisser l'intensité de contrainte maximale et minimale est abaissée afin de réduire l'intensité de contrainte cyclique.

Pour éviter les effets de retard liés à la réduction de charge avec augmentation de la longueur de rupture, les incréments devront être choisis de manière appropriée. La norme ASTM E647 autorise tant un abaissement par paliers qu'un abaissement continu. Dans le cas d'un abaissement par paliers, les forces (P) sont constantes à l’intérieur d'un incrément. La croissance des fissures provoque par conséquent une brève augmentation de l’intensité de contrainte, jusqu'à ce que la charge soit à nouveau abaissée. C'est pourquoi, selon l'ASTM E647, la hauteur des paliers ne doit pas excéder 10% de la charge la plus élevée ou la largeur des paliers doit être d'au moins 0,5 mm.

b) Essai à intensité de contrainte maximale admissible

Outre les méthodes dans lesquelles le rapport R est maintenu constant, l'ASTM E647 autorise une méthode avec un facteur d'intensité de contrainte maximale constant. Dans cette méthode de détermination du seuil, le point de départ est un facteur d'intensité de contrainte cyclique élevé et l'intensité de contrainte minimale augmente en continu jusqu'à ce que la valeur du seuil soit atteinte.

Croissance des fissures da/dN selon ASTM E647 (plage II)

Pour permettre la détermination de la croissance stable des fissures da/dN selon ASTM E647 tout en conservant l’amplitude de la charge, Fmax et Fmin seront maintenus constants pendant toute la durée de l'essai. La diminution de la section porteuse et donc l'augmentation de l'intensité de contrainte à la pointe de la fissure entraîne alors une accélération de la fissure.

Cette étude permet de déterminer la courbe générale de propagation des fissures (plage II) ainsi que la droite de Paris. Une détermination de la valeur de seuil ΔKth n’est pas possible.

Qu’est ce que la droite de Paris?

La droite de Paris désigne la zone médiane (plage II) de la courbe de croissance des fissures.

L'augmentation constante de la longueur de rupture par cycle de charge (da/dN) par rapport au facteur d'intensité de contrainte cyclique dK est appelée courbe de croissance des fissures. Dans la zone médiane (plage II), la courbe de croissance des fissures peut être décrite mathématiquement par la loi de Paris simple:

Da/dN = C*(ΔK)m

Cette plage est également appelée droite de Paris; la croissance stable des fissures dans cette plage permet en effet à la courbe de disposer d’une pente constante, lorsque celle-ci est représentée sous sa forme logarithmique.

Produits adéquats: Software

testXpert Research propose une spécification d'essai spécialement adaptée à la détermination de la croissance des fissures conformément à la norme ASTM E647.

La spécification d'essai peut être utilisée pour effectuer l’oscillation de démarrage mais aussi pour déterminer la courbe de croissance de la fissure.

Celle-ci permet, à l'aide de différents types de charge, de déterminer automatiquement les valeurs caractéristiques de la valeur seuil ΔKth, la croissance des fissures da/dN ainsi que la droite de Paris.

Produits adéquats: machines d'essais

Pour déterminer la croissance des fissures, des machines d'essai dotés de différents concepts d'entraînement vous sont proposées pour les essais statiques, les essais dynamiques et l’initiation des fissures.

Les vibrophores peuvent être utilisés pour initier des fissures et réaliser des essais selon la norme ASTM E647. Le système d'essai est basé sur un système masse-ressort qui est mis en oscillation dans un champ magnétique et qui génère ainsi une charge dynamique. Une précharge statique est appliquée par un entraînements électromécaniques intégré.

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