Analyse du comportement à la fatigue d'une gamme de composites à matrice aluminium

Fatigue behaviour analysis of a range of aluminium matrix composites

¹ Département Matériaux, Centre Technique des Industries Mécaniques, Senlis
² Département Matériaux, Montupet S.A., Nogent-sur-Oise
³ LASMIS, Université de Technologie de Troyes

Résumé

Ce texte présente une analyse du comportement en fatigue de composites à matrice aluminium (CMA). Les résultats obtenus au cours d'un essai de flexion répétée, 4 points (R = 0,1), comparent les courbes de Wöhler de cinq composites et d'un alliage d'aluminium non renforcé. Une discussion est faite autour de ces courbes sur les limites d'endurance, leurs écarts types, les rapports d'endurance, les coefficients de variation, en liaison avec les taux de défauts à l'origine des fissures. Cette discussion met en évidence que les principaux sites d'amorçage sont des défauts d'élaboration (pores). Les procédés de fabrication qui engendrent des défauts plus ou moins importants, entraînent une variation des limites d'endurance. Une analyse des facteurs d'intensité critique (K₁c) estimés sur les faciès de rupture a permis de classer les matériaux composites en terme de tolérance au dommage.

Abstract

This paper provides an analysis of aluminium matrix composites (AMC) fatigue behaviour. The fatigue test results obtained in four points bending (R = 0,1) are compared in the medium and high cycles regimes (S-N curves) for five AMC and a non reinforced aluminium alloy. The discussion on the results is mainly based on the fatigue strength levels, the scatter on the results, the endurance ratio, in connection with the rate of defects which initiate crack. This discussion points out that the main sites of crack initiation are defects of elaboration (pores). In fact, manufacturing processes induce defects more or less important, leading to a large variation in the fatigue strength. An analysis of stress intensity factors estimated from the surface flaws leads to a classification of the composite materials in terms of damage tolerance approach.