Amorçage d'une fissure de Fatigue dans un Grain d'Agrégat polycristallin et Propagation dans les grains adjacents – AFGRAP

Les objectifs industriels du projet sont la définition de l'état de surface optimal économique d'un matériau en fonction de la sollicitation appliquée et la définition de paramètres pour l'optimisation des plans d'essais de fatigue. La méthodologie mise en place dans ce projet est destinée à être transposée à d'autres matériaux et d'autres environnements. Pour répondre à ces besoins, l'objectif scientifique du projet AFGRAP est d'apporter des éléments pour la modélisation des premiers instants d'amorçage et de propagation d'une fissure de fatigue dans un poly-cristal métallique. Il propose de développer un critère d'amorçage à l'échelle du grain et une description de l'interaction entre une fissure et les joints de grain en s'appuyant sur des modélisations à plusieurs échelles, celle de la plasticité cristalline et celle des populations de dislocations, ainsi que sur des observations expérimentales à l'échelle microscopique. Le matériau étudié est un acier austénitique AISI 316L choisi pour la bonne connaissance de son comportement et la relative simplicité de sa micro-structure. Le projet vise à étudier l'effet d'une sollicitation en fatigue multi-axiale à amplitude variable en étudiant d'abord l'effet d'une sollicitation uni-axiale simple à amplitude constante. L'étude s'appuie sur les modélisations d'agrégats développées par ARMINES, le LMMSMat-ECP et EDF et sur les modélisations en dynamique des dislocations mises en place à l'INPG Grenoble, à l'Université de Savoie, au CEA et à EDF. Dans ce domaine, elle comporte des avancées majeures : - Amélioration des modèles de comportement des agrégats (mécanique des milieux continus généralisés, méthode du second gradient) et utilisation de ces modèles sur des agrégats de tailles significatives; - Création d'un couplage entre calculs d'agrégats et calculs de dynamique des dislocations, dans le cadre d'une programmation parallèle, ce qui permettra de réaliser des calculs de dynamique des dislocations comportant des dizaines de grains. Pour la partie expérimentale, le projet s'appuie sur l'expérience accumulée en matière d'essais, d'expertises d'essais et d'identification des mécanismes physiques de l'endommagement sur éprouvettes et sur structures au LMPM-ENSMA Poitiers, au CEA et à EDF. Pour aboutir à des critères sur l'amorçage dans le premier grain et sur la propagation au travers des joints de grains, deux voies sont couplées : des calculs numériques en nombre seront réalisés en fonction de paramètres tels que l'orientation des grains par rapport à la sollicitation et l'orientation relative des grains voisins pour dégager des paramètres statistiques ; des observations expérimentales microscopiques seront effectuées pour dégager les tendances propices à l'amorçage et à la propagation.