en fr Anisothermal fatigue behavior of a unidirectional titanium matrix composite reinforced with silicon carbide fibers Comportement en fatigue anisotherme des composites unidirectionnels à matrice titane renforcée par des fibReportar como inadecuado




en fr Anisothermal fatigue behavior of a unidirectional titanium matrix composite reinforced with silicon carbide fibers Comportement en fatigue anisotherme des composites unidirectionnels à matrice titane renforcée par des fib - Descarga este documento en PDF. Documentación en PDF para descargar gratis. Disponible también para leer online.

1 MAT - Centre des Matériaux

Abstract : The purpose of this study is to investigate the behavior of the composite SCS-6-Ti6242, a titanium alloy reinforced with continuous SiC fibers, designed for average temperature applications in particular for critical engine aircraft components, under combined thermal and mechanical loads. The thermal-mechanical tests under stress control using a stress ratio of zero and a temperature cycle between 100°C and 450°C, are chosen to simulate the actual loading of the composite part during engine operation. Observations of fracture surfaces under optical and scanning electron microscopy are consistent with a failure controlled by fibre fracture as in monotonous and fatigue matrix cracks. A finite element model is made to estimate the stress in the various components based on the homogeneous equivalent medium and the appropriate constitutive equations for MMC constituents. Complex load redistribution occurs from matrix to fibers under thermal mechanical cycle. These results are used to explain the observed damage mechanisms and the consequences on lifetime predictions in anisothermal fatigue. The long cracks propagation under isothermal and anisothermal conditions was the subject of an experimental study. An analysis of fracture mechanics using a cohesive zone approach has rationalized the observed growth rates.

Résumé : L-objectif de cette étude est de déterminer la tenue du composite SCS-6-Ti6242, alliage de titane avec un renfort unidirectionnel de fibres SiC, pour des applications à température moyenne notamment pour des pièces critiques de moteurs aéronautiques, sous sollicitations thermiques et mécaniques combinées. Les conditions de chargement en service sont simulées en laboratoire par des essais de fatigue mécano-thermique, réalisés dans la plage de températures 100°C - 450°C, en contrainte imposée, sous un rapport de charge nul. Les observations des faciès de rupture réalisées par microscopie optique et électronique à balayage ont montré l-existence de deux mécanismes d-endommagement : la rupture des fibres comme en rupture monotone et la fissuration de la matrice par fatigue. Une analyse par éléments finis a été mise en place pour étudier le comportement mécanique du composite, à partir d-une méthode d-homogénéisation et du comportement de ses constituants. Les calculs montrent l-importance de la redistribution des contraintes entre les fibres et la matrice. Les résultats sont utilisés pour expliquer les mécanismes d-endommagement observés et les conséquences sur la prévision des durées de vie en fatigue anisotherme. La croissance de fissures longues en conditions anisotherme et isotherme a fait l-objet d-une étude expérimentale. Une analyse de mécanique de la rupture recourant à une méthode de zone cohésive a permis de rationaliser les vitesses fissuration observées.

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Keywords : Titanium matrix composites thermal-mechanical fatigue anisothermal fracture damage mechanisms fracture mechanics cohesive zone

Mots-clés : Composites matrice titane fatigue mécano-thermique fissuration anisotherme mécanismes d-endommagement mécanique de la rupture zone cohésive





Autor: Faten Bourbita -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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