Modélisation probabiliste des courbes S-N

• Main Author: Fouchereau, Rémy
• Language: fra
• Published: Université Paris Sud - Paris XI 2014
• Subjects: [MATH:MATH_GM] Mathematics/General Mathematics; [MATH:MATH_GM] Mathématiques/Mathématiques générales; Fiabilité; Courbes S-N; Modèles de mélange
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00990770; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/99/07/70/PDF/VA2_FOUCHEREAU_REMY_01042014.pdf

La courbe S-N est le moyen le plus courant d'analyse et de prédiction de la durée de vie d'un matériau, d'un composant ou d'une structure. Cependant, les modèles standards, qu'ils soient basés sur la théorie de la rupture ou sur des modèles probabilistes n'ajustent pas la courbe dans la totalité sans information sur la microstructure du matériau. Or, cette information provient d'analyses fractographiques souvent coûteuses et rarement disponibles dans le cadre d'une production industrielle. D'un autre côté, les modèles statistiques ne proposent pas d'interprétation matériau et ne peuvent pas être utilisées pour réaliser des prévisions. Les résultats d'un test de fatigue sont par ailleurs très dispersés, plus particulièrement pour les fortes durées de vie, lieu d'apparition d'un phénomène de bi-modalité. Ces constats sont la raison de la proposition d'un nouveau modèle probabiliste. Celui-ci est composé d'un modèle de mélange spécifique, prenant en compte l'approche apportée par la mécanique de la rupture sans nécessiter de d'information supplémentaire sur la microstructure du matériau. Il utilise le fait que la fatigue peut être vue comme la somme d'un amorçage de fissure suivi de sa propagation. Les paramètres du modèle sont estimés à l'aide d'un algorithme EM, où la phase de maximisation combine une méthode d'optimisation de Newton-Raphson et une intégration de type Monte-Carlo. Le modèle "amorçage-propagation" offre une représentation parcimonieuse des courbes $S-N$ dont les paramètres peuvent être facilement interprétés par des ingénieurs matériau. Ce modèle a été testé à l'aide de simulations et appliqué à des données réelles (données sur l'Inconel 718). Ceci nous a permis de mettre en évidence le bon ajustement du modèle à nos données, et ce, pour toutes les déformations disponibles.