Soutenance de thèse de Filipe Da Rocha Chaves

Ce travail de thèse porte sur la caractérisation de l’amorçage de fissures dans les alliages Ti-6Al-4V et Inconel 718 soumis à des conditions de fretting fatigue représentatives des contacts aube/disque dans les moteurs d’avion.
Les essais de fretting fatigue sont habituellement réalisés dans des conditions (déplacement relatif parallèle à l’interface de contact, chargement normal constant, chargement tangentiel cyclique) qui diffèrent de celles rencontrées en cycles de vol réels. Afin d’améliorer la représentativité des essais, un banc dédié a été développé pour mener une campagne expérimentale sous des conditions de chargement plus complexes et des températures allant jusqu’à 800 °C.
L’essai a été instrumenté notamment avec un suivi de fissure par méthode du potentiel (DCPD), calibré pour permettre la détection in situ de fissures à partir de 65 µm, ainsi qu’une mesure in situ des champs de déplacement par corrélation d’images numériques (CIN) basée sur le développement en série de Williams. Appliquée pour la première fois à une configuration de contact de fretting, cette méthode permet une estimation robuste, à partir des données expérimentales, de facteurs d’intensité de contraintes ensuite utilisés comme variables non locales dans un critère de durée de vie.
La campagne expérimentale a exploré le fretting fatigue sous différentes conditions de chargement normal : constant, séquentiel à deux niveaux et oscillatoire. Ces configurations reproduisent les variations de front de contact typiques des environnements moteurs. Il a été démontré que le déplacement du front de contact influence la distribution spatiale des endommagements et les mécanismes d’initiation de fissure. Cela introduit des effets d’histoire du chargement qui tendent à augmenter la durée de vie sous chargement normal variable, en comparaison avec des essais à charge normale constante. Des analyses complémentaires ont également mis en évidence l’influence de l’historique de chargement et de la température d’essai sur le coefficient de frottement.
Enfin, un modèle non local de fretting fatigue, développé dans des travaux antérieurs sur le plan numérique, a pu être validé expérimentalement en utilisant les champs de déplacement issus de la CIN comme conditions aux limites dans un jumeau numérique 2D de l’essai de fretting fatigue. Cette approche permet de prendre en compte des conditions aux limites plus complexes (mouvement de rotation entre les pièces en contact, effets de bord), améliorant ainsi la précision des prédictions. Les trois critères non locaux de prédiction de durée de vie testés — tribologique, énergétique et inspiré du modèle d’Archard — ont fourni des estimations cohérentes avec les résultats expérimentaux, avec une précision légèrement meilleure pour le critère tribologique.

Composition du jury :

• M. Siegfried Fouvry , Directeur de Recherche CNRS, Mines ParisTech - Rapporteur
• M. Franck Morel, Professeur des Universités, ENSAM - Rapporteur
• M. Jose Alexander Araujo , Professeur des Universités, Universidade de Brasília (Brésil) - Examinateur
• Mme. Véronique Aubin , Professeure des Universités, LMPS, CentraleSupélec - Examinatrice
• M. Yves Nadot , Professeur des Universités, ENSMA - Examinateur
• Mme. Nathalie Limodin , Professeure des Universités, Université de Lille - Examinatrice