Essais de rodage dynamique

L’objectif de cette partie est dans un premier temps de confirmer le modèle d’évolution de l’endommagement lors d’un essai de fatigue. Pour cela, nous avons mis en place des essais dits de rodage dynamique dont le principe est de réaliser des essais de précyclage suivi d’un temps de repos puis un autre cyclage jusqu’à la fin de vie et de le comparer à un essai vierge de précyclage. Ces essais de rodage dynamiques consistent donc en la succession de trois étapes (ou blocs) : une première pendant laquelle une sollicitation endommageante est appliquée pendant un nombre de cycles pouvant aller de 1 à 90% de la durée de vie. Suit une étape de repos puis une dernière étape à une sollicitation donnée jusqu’à rupture de l’éprouvette ou arrêt de l’essai par l’opérateur. L’étape de repos doit permettre à l’éprouvette de voir sa température revenir au niveau de celle ambiante au début de l’étape 3. but de laisser l’éprouvette refroidir jusqu’à la température ambiante. Le temps nécessaire pour que l’éprouvette revienne à la température ambiante a été déterminé lors de mesures thermiques que nous détaillons plus loin de ce manuscrit (Figure 3. 2). Dans le premier cas, nous avons investigué l’influence de la durée de la première étape sur le comportement en fatigue lors de la troisième étape. Pour cela, nous avons fixé l’effort appliqué au cours de l’étape 3 Fb3 égal à celui appliqué lors de la première étape Fb1, et fait varier la durée de la première étape entre 1% et 90% de la durée de vie en fatigue. Dans le deuxième cas, nous avons observé le comportement d’une éprouvette, qui a été endommagée lors de la première étape, soumise à un effort lors de l’étape 3 Fb3 plus faible que Fb1. Pour cela, la durée de la première étape a alors été fixée à 5000 cycles, soit 50% de la durée de vie en fatigue à Fb1 et R=0,1.

Influence de la durée de la première étape

La durée de l’étape 1 Nb1 est alors le paramètre que nous avons fait varier suivant des valeurs définies à partir du diagramme d’évolution de l’aire d’hystérésis vue au chapitre 2 (§3). La Figure 3. 3 rappelle cette évolution ainsi que les trois phases précédemment définies. Les différentes durées de l’étape 1 sont indiquées par des pointillés bleus (Tableau 3. 1). Ces dernières ont été choisies de manière à représenter les trois phases d’évolution de l’aire d’hystérésis au cours d’un essai de fatigue. En ce qui concerne l’évolution de la raideur (Figure 3. 5), nous retrouvons une évolution logarithmique. Il apparait néanmoins que la raideur initiale est plus importante que pour l’essai de référence avant que les courbes se rejoignent aux alentours de 500 cycles. Cela peut s’expliquer par l’écart de temps entre l’essai de référence et la campagne de rodage dynamique d’environ 10 mois. Nous avons vu dans le chapitre 2 que le CR réticulait de façon continue avec le temps. Les conditions de stockage nous ont permis de ralentir ce processus. Néanmoins, il semblerait qu’ici les éprouvettes soient un peu plus réticulées, d’où l’écart de raideur initiale.

Une fois l’étape de repos terminée, les éprouvettes subissent une troisième étape dans exactement les mêmes conditions : un essai de fatigue à rapport de charge 0,1, effort maximal de 175N et fréquence de 5Hz. Il faut rappeler qu’au début de cette étape, l’éprouvette est dans un état structurel que nous qualifierons d’identique à son état en fin de première étape (donc en présence de fissures si l’étape 1 a été assez longue) avec une température de l’ordre de l’ambiante. Ces essais ont vu leur première étape arrêtée au bout de 100 ou 200 cycles (soit 1 ou 2% de la durée de vie en fatigue). Cela signifie un arrêt en cours de phase 1 d’évolution de l’aire de l’hystérésis. Les évolutions de l’aire de l’hystérésis et de la raideur pour ces courbes sont mises en avant sur la Figure 3. 8 et Figure 3. 9.