Encyclopedie de la recherche sur l'aluminium au Quebec - Edition 2014 | Page 54

52 TRANSFORMATION ET APPLICATIONS // TRANSFORMATION AND APPLICATIONS Prédiction Analytique de l’Effet du Grenaillage sur la Vie en Fatigue de AA7050: Revue critique de la littérature et PRÉDICTION ANALYTIQUE DE L'EFFET DU GRENAILLAGE SUR LA VIE EN FATIGUE DE L'ALLIAGE D'ALUMINIUM 7050 résultats préliminaires ANALYTICAL FATIGUE LIFE Analytical Fatigue Life Prediction for Shot Peened AA7050: A PREDICTION FOR SHOT PEENED ALUMINUM ALLOY 7050 critical literature review and preliminary results Charles Bianchetti1, Myriam Brochu1 et Martin Lévesque1 1 Introduction 4. Résultats Préliminaire 10-6 10-7 10-8 Modèle de Navarro-Rios : 0A / σmax=345 MPA / R=0.1 Modèle de Paris: Essais expérimentaux à R=0.1 issue de [11] 10-9 da = A 2 Ф b2 dN Ф: Déplacement en fond de fissure 10-10 10-11 0.1 Fig. 4 Longueur de Fissure (mm) L’utilisation de l’ALUMINIUM dans l’industrie aéronautique et automobile est très répandue, pour sa faible densité et sa bonne résistance à la corrosion. Néanmoins, la FATIGUE reste une propriété mécanique majeure pour le concepteur. Dans l’optique de rendre les structures en aluminium plus DURABLES, l’utilisation du procédé de grenaillage se développe au niveau industriel et de surcroît au niveau universitaire. Le GRENAILLAGE consiste à projeter des microbilles à la surface d’une structure métallique et ductile, afin d’en améliorer la vie en fatigue, laquelle peut être jusqu’à 30 fois plus élevée que celle du matériau de base. [1] 1 ΔK (MPaVm) 10 100 0.6 0.5 0.4 Cette affiche a pour objectifs de montrer l’augmentation de la vie en fatigue après grenaillage, l’importance des fissures courtes, et finalement de justifier le choix du modèle de prédiction considéré comme le plus abouti. De suite, les résultats préliminaires du modèle désigné, ainsi que les subséquentes conclusions seront présentés. 0.3 0.2 0.1 0 0 Fig. 5 À l’heure d’aujourd’hui, les effets du grenaillage demeurent partiellement compris. Par conséquent son optimisation reste difficile à mettre en œuvre. L’OBJECTIF du présent projet, aspire à PRÉDIRE de manière FIABLE la vie en FATIGUE d’échantillons D’ALUMINIUM GRENAILLÉS. Ceci permettra à court terme d’optimiser le procédé de grenaillage , et à long terme de prédire la vie en fatigue de structures complexes. 0.5 1 1.5 2 2.5 Nombre de cycles Références 3 3.5 NR modèle [1] 360, 000 40, 237 0.5 5.0 L’état de l’art des différents modèles de propagation a permis de sélectionner celui de Navarro-Rios comme le plus prometteur. Cependant, les premiers résultats, bien qu’encourageants, surestiment la vie en fatigue d’environ un facteur 10. Plusieurs causes peuvent être émises: • A2 et b2 ont été estimés via la loi de Paris (stage II) • La limite d’écoulement a été considérée comme constante et de valeur égale à celle polycrystalline. • La rugosité, qui agit comme concentrateur contrainte n’a pas été considérée. 4 de Toutes ces causes contribuent à surestimer la vie en fatigue prédite, et seront prochainement introduites dans le modèle. Finalement, les effets du grenaillage (et leurs possibles évolutions dans le temps) seront implémentés dans le modèle: contraintes résiduelles (et leurs relaxations), écrouissage (et son évolution cyclique), et pour finir la rugosité. 65, 130 Longueur de fissure finale Une prédiction fiable de la vie en fatigue, et a fortiori de la vie en fatigue après grenaillage, passe par une évaluation du stage I. [12] Nombre de cycles moyen Conclusions et travaux futurs La présente revue de littérature permet d’affirmer que le grenaillage améliore significativement la vie en fatigue. -- σResiduelles (z) les effets du grenaillage Le grenaillage est reconnu pour augmenter significativement la résistance à la fatigue (sous réserve d’être correctement contrôlé), comme le montre la figure 1, issue de données expérimentales [1]. Le grenaillage agit localement de la manière suivante [2] : Δσ AMORÇAGE PROPAGATION CONTRAINTRES RESID. De COMPR. ------retarde ÉCROUISSAGE retarde accélère 2. Comportement RUGOSITE accélère ------des Fissures Stage I Stage II courtes Da/dN Stage I Fig. 2 -Δσ Charles Bianchetti Myriam Brochu Martin Lévesque École Polytechnique de Montréal Contrainte max. (MPa) da/dN (m/cycle) 10-5 École Polytechnique de Montréal 450 400 Grenaillé, Z425/8A, R=0.05 Non Grenaillé, R=0.05 350 300 104 105 Vie en Fatigue (Cycles) LEFM début de la courbe de Paris 106 Fig. 1 Seuil mécanique Seuil microstructural Fig. 3 ΔK NTOT = NSTAGE I + NSTAGE II+NSTAGE III 70% de NTOT 3. Études des différents modèles MODÈLES ++ - Modélise stage I et II - Modélise stage I - Analytique - Modélise stage I - Inclut l’orientation des grains - Modélise stage I - Inclut l’orientation des grains - Bonne corrélation avec l’expérience __ - Semi-empirique - Modélise la tendance dans 1 grain - Beaucoup de constantes - Modélise la tendance comme une moyenne - N’utilise pas les variables représentatives de la microstructure - Pas de preuve expérimentale - Ne [