La durée de vie de la fatigue d'un composant est composée de deux étapes: l'initiation des fissures et la propagation des fissures. La mécanique de fracture est la méthode utilisée pour prédire la durée de vie de la croissance des fissures. Il est particulièrement utile pour les composants contenant des défauts ou une fissure. Les principales applications de l'analyse de la fatigue basée sur la mécanique de fracture comprennent la détermination de la taille maximale du défaut initial tolérable (impliquant souvent des soudures) pour la durée de vie de la conception, le calcul de la vie de croissance des fissures avec une taille de fissure connue ou supposée et la planification des intervalles d'inspection. Pour prédire la croissance des fissures avec précision à l'aide de cette méthode, il est essentiel d'effectuer des tests pour obtenir le taux de croissance des fissures de fatigue (FCGR) du matériau dans des conditions environnementales appropriées.
Le FCGR est souvent exprimé en fonction de la plage du facteur d'intensité de contrainte, ΔK, en termes de loi de Paris Power:
da / dn=a Δkm [1]
Lorsque le DA / DN est la croissance des fissures par cycle, ΔK est fonction de la plage de contrainte, de la taille des fissures et de la géométrie des échantillons, A et M sont des constantes de matériaux qui doivent être déterminées en effectuant des tests de croissance de fissure de fatigue.
Il existe deux normes bien reconnues pour effectuer des tests FCGR: ASTM E647 (1) et ISO 12108 (2). Ils sont en grande partie en accord, mais il existe de petites différences entre les deux. Des exemples de telles différences incluent la spécification du paramètre C, qui est l'amplitude de la chute de charge lors d'un test FCGR ΔK décroissant (-0,08 mm-1 dans ASTM E647 tandis que -0,1 mm-1 dans ISO 12108) et la définition du seuil de croissance de fissure, ΔKth: 10-7mm / cycle dans ASTM E647 tandis que 10-8mm / cycle dans ISO 12108.
Les tests FCGR nécessitent l'utilisation de géométries d'échantillons standard qui incluent la tension compacte (CT), la courbure d'encoche à bord unique (SENB), les échantillons de tension d'encoche à bord unique (envoyé) et de tension de fissure centrale (CCT). ASTM E647 et ISO 12108 acceptent ces géométries d'échantillons et fournissent les s solutions. La figure 1 montre les géométries des spécimens Senb et CT qui sont plus souvent utilisées que les deux autres. Par rapport au spécimen Senb, le spécimen CT a l'avantage d'être plus économique en matière qui peut être important lorsque l'échantillon de matériau est limité. Cependant, l'usinage d'un tel spécimen est plus cher. Un autre avantage de la géométrie des échantillons SENB est qu'il est plus facile de mettre en place un test dans une chambre environnementale corrosive.
Standards (1, 2) Spécifiez les exigences de taille pour les échantillons, Notch et Pre - crack. Notch est souvent produit par l'usinage à décharge électrique (EDM) et la fissure pré - est introduite par chargement cyclique. Il est important de s'assurer que la dernière K (kmax) maximale dans la fissure pré - est inférieure à la Kmax utilisée au début d'un test FCGR. Pour y parvenir, la fissuration pré - est souvent réalisée à un rapport de contrainte inférieur à celui utilisé dans le test FCGR ultérieur.