Étude du comportement et de la fatigue d'un acier inoxydable ferritique en environnement thermomécanique et vibratoire

Résumé : Dans l’industrie automobile, des non linéarités telles que les vibrations ou le frottement couplés à un comportement non linéaire des matériaux créent des risques de fatigue pour les structures soumises à des chargements thermomécaniques. Comme les températures de combustion augmentent alors que la masse tend à diminuer, la fonte est remplacée par des tôles d’acier inoxydable dans les collecteurs d’échappement, qui sont alors sensibles aux vibrations induites par le moteur. Ils présentent ainsi un risque de fatigue vibratoire à haute température qui nécessite d’être étudié dans le processus de dimensionnement. Le premier objectif est de prédire le comportement mécanique de l’acier inoxydable ferritique AISI 441 sous des chargements complexes. Une base de données expérimentale complète est obtenue à 300°C pour différentes fréquences et amplitudes de contraintes. Les déformations sont mesurées à l’aide d’une caméra ultra rapide permettant de reconstruire les courbes contrainte-déformation sur une large gamme de fréquence. Les modèles de comportement standards ont alors montré qu’ils étaient incapables de décrire le comportement de l’AISI 441 pour des chargements à fréquence « élevée ». Des améliorations sont proposées afin de caractériser plus précisément son comportement. En parallèle, un protocole expérimental est développé pour caractériser l’impact d’une pré-contrainte élasto-viscoplastique sur la base modale d’une structure en AISI 441. Une méthode de calcul du critère de Dang Van basée sur la projection modale est finalement développée et détaillée. Elle permet un gain de temps conséquent sur le calcul de la durée de vie de structures en utilisant leur base modale.
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Contributeur : Agathe Forre <>
Soumis le : lundi 19 décembre 2016 - 17:10:36
Dernière modification le : mardi 27 mars 2018 - 16:06:15
Document(s) archivé(s) le : mardi 21 mars 2017 - 00:13:19

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Agathe Forre. Étude du comportement et de la fatigue d'un acier inoxydable ferritique en environnement thermomécanique et vibratoire. Mécanique des structures [physics.class-ph]. ENSTA ParisTech, 2015. Français. 〈tel-01419635〉

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