Study of dwell-effect on behaviour and fracture of the alloy Ti-6242 - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2012

Study of dwell-effect on behaviour and fracture of the alloy Ti-6242

Etude de l'effet du temps de maintien sur le comportement et la rupture de l'alliage Ti-6242

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1
Konstantin Kuzmenkov
  • Function : Author
  • PersonId : 767140
  • IdRef : 165023147

Abstract

The application of a dwell period, even of short length, during a cyclic loading, simultaneously changes the stress-strain behaviour and the number of cycles to failure in a very sensitive way. This phenomenon is connected to a cyclic creep regime, generating progressive deformation, and to a strong interaction between the fatigue process and dwell periods for the number of cycles to failure. All these phenomena are poorly analysed nowadays, so that engineers hardly perform optimal design of the components, since large security margins are necessary. The aim of the work is to better understand the local mechanisms which govern both behaviour and crack initiation, having in view optimal microstructures, and to calibrate manageable macroscopic models for the design department. Using an experimental data set given by Snecma and ENSMA, a multiscale approach has been developed to represent the local heterogeneities that play a significant role on observed behaviour. In the calculations of microstructures that are performed for a statistical evaluation, the focus is made on the explicit representation of the so called "plumes", that are grains of exceptional size, which are at the origin of the first microcracks due to crystal contrast they introduce with the environment. A review of various "plume" configurations is made, in order to investigate the most critical ones. This analysis allowed to shed the light on the presence of simple, double or triple "plumes", the domains being in band shapes. The critical parameters are the geometric arrangement of the band with respect to the direction of the macroscopic loading, but essentially the crystal orientation within this (these) band(s). Systematic calculations were carried out in order to do a statistical study and to determine the most critical configurations.
L'application d'un temps de maintien, même de faible durée, lors d'un chargement cyclique, modifie de façon très sensible à la fois le comportement contrainte-déformation et le nombre de cycles à amorçage dans l'alliage base titane TI-6242. Ceci est lié à un régime de fluage cyclique, conduisant à de la déformation progressive d'une part, et à une forte interaction fatigue-temps de maintien pour ce qui concerne le nombre de cycles à amorçage. Les différents phénomènes sont pour le moment assez mal analysés, si bien qu'il n'est pas possible d'effectuer une conception optimale des pièces, de larges marges de sécurité étant nécessaires. Le but du travail est de mieux comprendre les mécanismes locaux qui régissent le comportement et l'amorçage des fissures, dans le but de suggérer des microstructures optimales, et de calibrer des modèles macroscopiques utilisables en bureau d'études. En s'appuyant sur une base expérimentale fournie par Snecma et l'ENSMA, une approche multiéchelles a été mise en place pour représenter les hétérogénéités locales qui ont un rôle significatif sur les comportements observés. Dans les calculs des microstructures, faisant intervenir une étape d'évaluation statistique, on se focalise sur la représentation explicite des ”plumes”, grains de taille exceptionnelle, qui sont à l'origine des premières microfissures en raison du contraste cristallin qu'ils introduisent avec l'environnement. Une revue des différentes configurations de plumes, afin de retenir celles qui sont le plus critique, a été établie. Cette analyse a permis de mettre en évidence la présence de plumes simples, doubles ou triples, les domaines se présentant sous formes de bandes. Les configurations à étudier comportent comme paramètres critiques l'orientation géométrique de la bande par rapport à la direction du chargement macroscopique, mais surtout l'orientation cristallographique au sein de cette (ces) bande(s). Des calculs systématiques ont été effectués afin de mener une étude statistique et de déterminer les configurations les plus sensibles.
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Dates and versions

pastel-00745834 , version 1 (26-10-2012)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00745834 , version 1

Cite

Konstantin Kuzmenkov. Study of dwell-effect on behaviour and fracture of the alloy Ti-6242. Other. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. English. ⟨NNT : 2012ENMP0029⟩. ⟨pastel-00745834⟩
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