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Lieu Amphi Peugeot, CentraleSupélec
Traduire la rugosité en ténacité: qu'apprend-on des faciès de rupture sur la rupture des matériaux ?
La fractographie statistique est une technique de l’ingénieur multi-matériaux, à mi-chemin entre la science de la donnée et la mécanique de la rupture, qui fournit les propriétés de rupture des matériaux à partir de l'analyse de leur surface de rupture. Fruit de 40 années de recherche consacrées à l'étude quantitative de la rugosité des fissures, elle est désormais utilisée dans l'industrie pour identifier les causes des défaillances en service de composants critiques.
Dans cette présentation, j'aborderai l'application de cette technique à la caractérisation et la compréhension des propriétés de rupture des matériaux. Sans recourir aux essais mécaniques, elle offre une nouvelle voie pour mesurer la résistance à la propagation des fissures des matériaux, mais aussi pour relier ces propriétés à certaines caractéristiques microstructurales. Elle met également en lumière le lien entre l'amorçage et la propagation des fissures. Appliquée à la rupture par fatigue des alliages métalliques, elle établit ainsi une relation entre la courbe de Wöhler, qui caractérise la résistance à la fatigue à l'amorçage, et la loi de Paris, qui caractérise la propagation des fissures de fatigue, qui s’avère fort utile pour caractériser rapidement les matériaux. Appliquée à des échantillons fracturés de taille millimétrique, elle constitue une technique peu intrusive pour l’évaluation de la santé mécanique des composants en service. Enfin, j'expliquerai comment cette approche révéle certains mécanismes mésoscopiques régissant la résistance à la propagation des fissures dans les solides, ouvrant potentiellement la voie à l'émergence de matériaux plus résistants et plus durables.
Figure. Détermination des propriétés de rupture des matériaux via l’analyse statistique de leur surface de rupture. Cette approche est illustrée ici sur la carte de hauteur de 3 x 1,5 mm d'un échantillon d'acier fracturé. La carte d'endommagement et la carte des signes sont des transformations de la carte de hauteur d'origine. Elles présentent des motifs permettant d'extraire les échelles de longueur caractérisant les mécanismes de rupture localisés en pointe de fissure.
