Etude de l’amorçage et de la propagation de fissures de fatigue par dynamique des dislocations

La formation de fissures de fatigue ainsi que leur propagation sont simulées en 3D par dynamique des dislocations discrètes (DDD). Dans un premier temps, les simulations expliquent les mécanismes conduisant à l’organisation des dislocations en bandes glissement persistant dans un grain de surface sollicité en fatigue. Les simulations prédisent également l’émergence d’un relief d’extrusion sur la surface, précisément à l’intersection entre la bande de glissement et la surface libre. La vitesse de croissance des extrusions est estimée pour différents paramètres. Des calculs d’énergie et de contraintes développées à l’intérieur du grain simulé permettent de construire un scénario pour l’amorçage d’une fissure à l’interface entre la bande de glissement et la matrice, comme observé dans la littérature. Dans un second temps, une fissure est insérée précisément dans cette interface et les déplacements en fond de fissure sont évalués au cours du cyclage. On montre ainsi que la vitesse de propagation de la fissure est fortement corrélée à la taille du grain et à la distance au joint de grain : plus le grain est petit, plus la fissure avance rapidement. Finalement, la transmission de la fissure au grain suivant est étudiée en réalisant des simulations de DDD dans un grain de surface voisin d’un grain fissuré. On montre que le développement de la bande de glissement est fortement modifié par la présence de la fissure : l’orientation de la fissure peut à la fois modifier l’orientation de la bande de glissement se développant dans le grain voisin et la vitesse de croissance des extrusions et par conséquent le développement de la fissure dans le grain suivant.