Analyse thermographique du comportement en fatigue de l'acier DP600
Résumé
La cause la plus fréquente de rupture de pièces ou de structures en fonctionnement normal est due au phénomène de fatigue. Cette rupture qui arrive de façon brutale est en fait le résultat de phénomènes microstructuraux irréversibles cinétiquement lents. Ces irréversibilités s'accompagnent de dissipations de chaleur qui ont pour effet d'échauffer la matière. C'est pourquoi depuis plusieurs années de nombreuses équipes de recherche ont misé sur les mesures d'autoéchauffement pour développer des méthodes de détermination rapide de la limite de fatigue. Même si parfois ces méthodes donnent de bons résultats, elles restent toutefois encore très empiriques. Ceci est dû au fait que l'évolution de la température n'est pas intrinsèque au matériau, elle dépend de l'intensité et de la distribution de sources de chaleur, des conditions aux limites et de la conduction dans le matériau. De plus, du fait de cette conduction, les champs de température restent très réguliers même dans le cas de sources de chaleur très hétérogènes. C'est pour cela que nous avons choisi de travailler en terme de sources de chaleur plutôt qu'en terme de température. Nous avons donc développé une méthode de détermination des sources de chaleur accompagnant le mécanisme de fatigue. Cette méthode s'appuie sur la mesure de champs de températures en surface d'une éprouvette obtenus à l'aide d'une caméra infrarouge à plan focal. Ces sources de chaleur peuvent avoir, au moins, deux origines. Les premières sont induites par la thermodilatabilité du matériau et correspondent au couplage thermoélastique. Les secondes entraînent des échauffements de nature dissipative associés aux transformations microstructurales irréversibles (la fatigue) qui, cycle après cycle, conduisent à la ruine de la structure. La difficulté majeure pour estimer séparément ces deux types de sources vient du fait que l'amplitude des sources thermoélastiques est le plus souvent très grande devant la puissance moyenne dissipée durant un cycle (rapport souvent entre 100 et 1000).