Contribution à la prise en compte des effets du procédé de mise en forme sur la tenue en fatigue des matériaux métalliques

Abstract

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire se concentrent sur la prise en compte de l’effet du procédé sur la tenue en fatigue à grand nombre de cycles des matériaux métalliques (entre 10⁵ et 10⁷ cycles). Ces travaux ont pour originalité de balayer une large gamme de couple procédé-matériau avec pour objectif de développer des critères capables d’intégrer l’effet du procédé sur la tenue en fatigue. Pour les différents couples procédé-matériau abordés, des essais de fatigue originaux visant à découpler les effets des paramètres procédés sont développés et conduits. La compréhension fine des mécanismes d’endommagement permet ensuite de proposer des approches le plus souvent probabilistes physiquement justifiées. Des approches numériques basées sur la méthode des éléments finis intégrant les spécificités des couples matériaux-procédé étudiés (topologie de surface, gradient de chargement, défaut…) sont parfois conduites pour analyser les résultats obtenus. Quand les liens entre les caractéristiques sensibles en fatigue et les conditions procédé sont connus, un chainage numérique complet procédé-tenue en fatigue est proposé. Plus précisément, mes travaux se sont tout d’abord intéressés aux procédés modifiant la microstructure du matériau par déformation plastique à chaud et à froid mais également par traitement thermique. Mes activités se sont ensuite tournées vers la prise en compte de l’intégrité de surface des pièces forgées, usinées et issues de fabrication additive sur la tenue en fatigue. Différentes approches numériques intégrant la topologie de surface 3D réelle ont pour ces besoins été développées. La prise en compte des populations de défauts (pores) dans les matériaux métalliques issus de fabrication additive est ensuite devenue l’une de mes activités de recherche importante. Ces différents travaux ont nécessité le développement d’approches probabilistes et transverses entre les différentes problématiques abordées.