Essai de croissance des fissures de fatigue

La défaillance par fatigue est un processus en deux étapes qui combine l'initiation et la croissance des fissures jusqu'à la rupture. HBK propose une gamme de modèles de croissance des fissures ainsi que des services clés en main de test et de caractérisation qui vous permettent d'estimer avec précision la croissance des fissures.

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$AMCT crack growth test with extensometer and fractire gauge$

Courbe de croissance des fissures de fatigue

Le comportement de croissance des fissures de fatigue est couramment représenté par une courbe de taux de croissance des fissures, qui illustre comment les fissures dans un matériau se propagent sous une charge cyclique.

Cette courbe est généralement divisée en trois régimes : Région I, où la propagation des fissures est très lente et influencée par le facteur d'intensité de contrainte seuil (∆K_th), en dessous duquel aucune croissance mesurable ne se produit ; Région II, le régime de Paris, où la croissance de la fissure suit une tendance stable et prévisible décrite par la loi de Paris avec son coefficient spécifique au matériau (C) et son exposant (n) ; et Région III, où la croissance de la fissure s'accélère rapidement à mesure qu'elle approche de la ténacité à la fracture du matériau (K_c), conduisant à l'échec final.

AMCT crack growth test with extensometer

Essai de croissance des fissures de fatigue

Les essais de croissance des fissures de fatigue commencent généralement par un pré-fendage pour créer une fissure de départ naturelle et nette à l'extrémité de l'encoche, assurant une initiation réaliste des fissures. Traditionnellement, deux méthodes principales ont été utilisées : la méthode à augmentation de K pour mesurer des taux de croissance des fissures plus élevés dans les régions II et III, et la méthode à diminution de K pour estimer les faibles taux de croissance dans la région I et déterminer le facteur d'intensité de contrainte seuil (∆Kth).

Cependant, la méthode à diminution de K a été critiquée pour ne pas être conservatrice, produisant souvent des valeurs de ∆Kth excessivement élevées. Pour éviter de telles estimations optimistes, l'AMCT adopte la méthode CPCA (Amplitude de Contraction Constante de Préfissuration) proposée par le Prof. Newman [1]. La méthode CPCA atténue les problèmes associés à la fermeture de la fissure induite par la plasticité, permettant ainsi la mesure du taux de croissance effectif de la fissure dans les trois régions.

Les essais de croissance de fissures par fatigue permettent aux ingénieurs de concevoir des composants avec des marges de sécurité appropriées, d'établir des intervalles d'inspection et d'appliquer des approches de tolérance aux dommages qui améliorent la durabilité et la fiabilité dans des applications exigeantes telles que les industries aérospatiale, énergétique et automobile.

[1] Newman Jr, J. C., & Yamada, Y. (2010). Méthodes de pré-fissuration par compression pour générer des données sur le taux de croissance des fissures par fatigue près du seuil. Revue internationale de la fatigue, 32(6), 879-885. [En ligne] https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2009.02.030

Avantages clés des essais de croissance de fissures par fatigue

Fournit des propriétés clés des matériaux pour l'industrie aérospatiale :
- Coefficient et exposant de Paris (C & n)
- Seuil de propagation des fissures de fatigue (∆K_th)
- Résistance à la fracture estimée (K_Ic)
- L'exposant du ratio R de Walkerp)
- Paramètre WholeLife / TotalLife (ρ*)
- Paramètres de Forman
- Paramètres d'Austen
Améliorez la durabilité et la fiabilité des produits grâce à une approche de tolérance aux dommages

$AMCT crack growth test with extensometer and fractire gauge (front view)$

$AMCT specimen with fracture guage and quantumX$

Capacités de test

Techniques de surveillance de la longueur des fissures
- Jauges de fracture
- Jauges de déplacement d'ouverture de fissure (COD)
- Caméras

Géométries d'échantillons
- Tension compacte (CT)
- Tension de fissure à bord unique chargée de manière excentrique (ESET)

Méthode d'augmentation de K
Préfissuration par compression-compression

Essai selon les normes

ASTM E647-24 - Méthode d'essai standard pour la mesure des taux de propagation des fissures de fatigue
BS ISO 12108 : 2018 - Matériaux métalliques - Essai de fatigue - Méthode de propagation des fissures de fatigue
Les essais sont effectués selon une combinaison des meilleures pratiques des normes.

Approche de pré-fissuration par compression et de chargement à amplitude constante

Élimine la fermeture des fissures induite par la plasticité
Mesurer la ∆K effective_th
Méthode d'essai adaptée aux trois régimes

Résultats pour les CAO

L'esprit tranquille grâce à des données analysées - Nous assurons une analyse complète des données des résultats des tests.
Résultats pour CAE - Nous fournissons des paramètres prêts à l'emploi dans CAE et la simulation. Les données peuvent être facilement importées dans nCode DesignLife :
- Croissance des fissures : Une approche conventionnelle de la mécanique de la rupture pour estimer la durée de vie à la fatigue, avec plusieurs lois de croissance, plusieurs algorithmes de boucle et un modèle de retard facultatif.
- Toute la durée de vie : Une approche moderne qui unifie les étapes d'initiation et de propagation en combinant les principes de la méthode de la durée de vie sous contrainte et de la mécanique de la rupture, ainsi qu'un modèle de plasticité multiaxiale de pointe de fissure qui prend en compte les effets de la contrainte moyenne et du retard de surcharge. Principales fonctionnalités : Prédiction de la durée de vie à la fatigue et corrélation Test-CAE | HBK

Confiance et fiabilité - Nous fournissons des courbes de conception pour l'optimisation des produits.

Documents techniques

Halfpenny, A., Bagni, C., Vervoort, S. et Chabod, A. (2025) « De la loi de Paris à la méthode de la « durée de vie totale » : Un examen approfondi des lois et modèles de croissance des fissures à la fatigue », Congrès mondial NAFEMS 2025, Salzbourg, Autriche. [En ligne]. Disponible : https://www.nafems.org/publications/resource_center/nwc25-0007000-paper/.
Halfpenny, A., Bagni, C., Chabod, A. et Vervoort, S. (2025) « Une revue complète des lois et modèles de propagation des fissures par fatigue », Procedia Structural Integrity, 75, p. 219-233.
Halfpenny, A., Bagni, C., Chabod, A. et Vervoort, S. (2025) « Méthode « Total-Life » : atteindre des prédictions précises de la durée de vie en fatigue en combinant la méthode de la durée de vie sous contrainte et la mécanique de la rupture », Procedia Structural Integrity, 75, p. 234-244.

ISO standards quality control assurance warranty business technology concept.; Shutterstock ID 1253334961

Accrédité

L’AMCT d’HBK est un établissement de test de fatigue reconnu avec plus de 25 ans d’expérience opérationnelle et la certification ISO 9001:2015.

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