Evolution de la criticalité sous chargement cyclique comme indicateur de la fatigue – EVOCRIT

La fatigue est un des phénomènes les plus dangereux et pourtant l'un des moins compris, conduisant à la rupture brutale de structures modernes allant des réacteurs nucléaires aux connexions micro-électroniques des téléphones portables. La rupture sous chargement cyclique apparaît de manière inattendue lorsque la structure fonctionne dans un régime sûr et manifestement permanent. Bien que ce domaine ait été largement étudié, aussi bien expérimentalement que théoriquement, la technologie moderne ne dispose pas encore d'outils capables de prédire la rupture catastrophique provoquée par l'apparition d'une fissure macroscopique se propageant rapidement dans la structure. La situation est particulièrement inopportune en ce qui concerne les indicateurs de la fatigue, particulièrement inconnus. Par conséquent, il apparaît indispensable d'explorer de nouveaux moyens pour contrôler l'évolution microscopique de l'endommagement et d'identifier de nouvelles mesures macroscopiques adaptées aux indicateurs de la rupture. Dans ce projet, nous exposons de nouvelles idées ouvrant la voie au suivi des changements fondamentaux dans le micro-développement de la fatigue. En nous attachant au contrôle des phénomènes collectifs à échelle microscopique, notre méthode comble l'écart entre l'apparente stabilisation de la réponse mécanique et l'évolution continue de l'endommagement. L'approche est fondée sur l'étude de la structure statistique multi-échelle du signal intermittent généré par le solide sous chargement cyclique. Dans de précédents travaux, nous avons pu identifier un comportement en loi de puissance de tels signaux d'émission acoustiques (E.A) et ce pour différents types de matériaux, sous chargement monotone. L'originalité de ce travail récent provient de la pertinente analyse statistique des événements précurseurs à la rupture, en utilisant le concept de criticalité. Dans ce projet, nous proposons d'étendre cette approche statistique au chargement cyclique. En particulier, nous projetons de développer une méthode permettant de discriminer entre les exposants de la loi de puissance et les coupures générées par les différents mécanismes de déformations. Nous pourrons ainsi lier l'évolution de la structure du signal acoustique aux changements dans le comportement collectif des défauts. La criticalité auto-organisée et la généralité des lois de puissance sont des domaines de grande importance dans les sciences contemporaines, ils permettent de structurer l'émergence de la complexité dans des systèmes naturels variés, allant des séismes à la turbulence. Dans ce projet, nous planifions d'étendre ce paradigme à la fatigue des matériaux et d'utiliser les changements systématiques de la structure critique du signal acoustique comme mesure de proximité à la rupture finale. Notre principale idée théorique est d'identifier les passages entre deux régimes sans échelle caractéristique : les dislocations et les microfissures. Nous proposons de réaliser une série d'expériences décisives sur des métaux et des matériaux à mémoire de forme et de développer un modèle mathématique capable de reproduire l'émergence de la loi de puissance des signaux et sa transformation éventuelle.