Application du modèle d’endommagement

Maintenant que le modèle d’endommagement a été identifié, il s’agit d’examiner dans quelle mesure il correspond aux essais réalisés. Avant d’appliquer le modèle aux essais de propagation de fissure intergranulaire en relaxation sur éprouvettes CT, comparons les prédictions du modèle aux essais réalisés sur éprouvettes lisses et regardons comment le modèle peut s’intégrer analytiquement dans certains cas.On obtient ainsi une déformation de 1.3% pour un seuil d’endommagement de 0.2%. Cette valeur n’est pas très éloignée de la déformation de fin de stade secondaire de fluage mesurée sur les éprouvettes lisses qui est comprise entre 0.3% et 0.8%. Le modèle identifié dans un domaine où le taux de triaxialité des contraintes est relativement élevé permet donc de rendre compte de la cinétique d’endommagement sur éprouvettes lisses en acier 316L(N) à l’état écroui.

Par un raisonnement analogue, on obtient 3.2% pour la déformation correspondant au seuil d’endommagement de 4%. Rappelons que le modèle d’endommagement proposé n’est pas un modèle de rupture. Le seuil d’endommagement de 4% que nous avons identifié correspond au début de la coalescence des micro-fissures et non à la rupture de l’éprouvette. Cette coalescence entraîne l’accroissement progressif de la vitesse de déformation qui cause la transition de mécanisme de rupture. L’allongement à rupture des éprouvettes testées en fluage (de l’ordre de 9%) est donc naturellement supérieur à la déformation calculée.Les calculs précédents sont également valables en relaxation (à partir du moment où la vitesse de déformation est inférieure au seuil). Or la déformation de relaxation est de l’ordre de 0.2% (/E avec = 300 MPa et E = 150 GPa). Le modèle prévoit donc qu’il n’y a pas d’endommagement intergranulaire en relaxation sur éprouvette lisse y compris pour l’acier « fragilisé » par écrouissage.

Examinons maintenant l’effet du taux de triaxialité des contraintes. On suppose que le rapport I/eq est constant en cours d’essai avec I et eq les contraintes principales maximale et équivalente respectivement. Les calculs précédents peuvent alors être reproduits simplement en remplaçant q par qI/eq. On peut ainsi tracer la courbe présentée sur la Figure 234. Cette figure montre l’importance de l’effet de la triaxialité des contraintes sur la déformation correspondant à un niveau d’endommagement calculé donné. En supposant que la relaxation des contraintes corresponde à une déformation de 0.2%, cette figure indique que le risque de fissuration en relaxation pour l’acier 316L(N) à l’état écroui est très faible pour des rapports I/eq inférieurs à 1.75 et en revanche très important pour des rapports I/eq supérieurs à 2.1. Le modèle proposé ici, comme les modèles issus de la littérature (cf. § IV.1.3), montrent donc que le taux de triaxialité des contraintes résiduelles est un paramètre essentiel à l’évaluation du risque de fissuration en relaxation.

Acier 316L(N) à l’état hypertrempé

Lorsque l’on suppose le rapport I/eq constant, le modèle d’endommagement proposéDans le cas uniaxial, on obtient alors la courbe présentée sur la Figure 236. Naturellement, la déformation critique diminue lorsque la pré-déformation augmente. On constate également que la déformation d’initiation de l’endommagement (D = 0.2%) prévue par le modèle est voisine de la déformation de fin de stade secondaire de fluage des éprouvettes lisses en acier 316L(N) à l’état hypertrempé dont la vitesse de déformation stationnaire estLe cas des rapports I/eq constants mais différents de l’unité est illustré sur la Figure 237. Si on considère que la déformation de relaxation est de 0.2%, cette figure indique que le risque de fissuration en relaxation d’un acier écroui de 6% est faible tant que le rapport I/eq ne dépasse pas 2.3. Pour ce même niveau de triaxialité, le risque de fissuration en relaxation de l’acier écroui de 17.5% est revanche très élevé. Le niveau d’écrouissage des zones affectées par le soudage est donc déterminant pour le risque de fissuration en relaxation.

Essais sur éprouvette CT

Si l’application du modèle d’endommagement lorsque la pré-déformation plastique est homogène et que le rapport I/eq est constant peut s’effectuer analytiquement, ce n’est pasle cas des éprouvettes CT pré-fissurées. Des simulations par éléments finis à l’aide du code CASTEM2000 ont donc été réalisées. Le maillage 2D, présenté sur la Figure est identique à celui utilisé par Bouche (2000). Comme les autres maillages utilisés au cours de l’étude, il est constitué d’éléments quadrangles à huit nœuds et neuf points de Gauss. Les simulations ont été effectuées avec l’hypothèse de déformation plane et l’option grands déplacements. Les efforts macroscopiques ont été calculés pour une épaisseur de 10 mm. Par raison de symétrie, le déplacement vertical du ligament est bloqué. L’ouverture de l’éprouvette correspond au déplacement vertical du centre de la goupille non représentée sur la Figure 238.