Facteur concentration de contrainte et pore ?

D'après une étude allemande récente (2007), le facteur de concentration de contrainte (pour une pièce en aluminium) augmente avec les pores en fonction :

- De leur diamètre (d)
- De leur proximité à la surface pièce (t)

Selon la formule :

                      d
Kt = Kt0 + -----     Concentration de contrainte
                  15 x t

- Kt, facteur de concentration de contrainte global (géométrie locale et impact des pores)
- Kt0, facteur de concentration de contrainte initial


Ainsi, en fatigue, un pore de faible taille, mais très proche de la surface de pièce, pourrait initier la fissuration et abaisser la limite d'endurance alors qu'un très gros pore, proche de la fibre neutre pourrait avoir un impact limité sur la durée de vie en fatigue.

Il est précisé que des peaux d'oxydes et des défauts de type reprise (en surface) sont aussi causes de défaillance des pièces.

Une étude, menée par BORBELY, énonce également l’existence d’une relation entre le rayon équivalent, la distance à la surface et la contrainte maximale dans la direction de traction pour une porosité sphérique.

Notre avis :
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Cependant, ces données étant récentes, elles demandent, à notre avis, à être confirmées et validées.

Il faudrait aussi sans doute également tenir compte d'un facteur de forme du défaut (allongement, tortuosité, ...) qui permette de différencier la criticité de différents défauts (retassure, soufflure, reprise).

Ces problématiques sont encore clairement du domaine de la R&D (projets CTIF) et font appel à plusieurs technologies complémentaires comme :

     - la génération de défaut interne artificiel
     - la localisation précise des défauts par tomograhie (et MEB)
     - le calcul de structure (dimensionnement)
     - les essais de fatique: courbes de wohler (et limite d'endurance par stair case) 


Amorcage de fissure de fatigue sur porosité proche du bord de pièce.


Maillage avec pores permettant de calculer les concentrations de contrainte locales

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Septembre 2008