La fatigue constitue l’une des causes principales de défaillance des pièces mécaniques soumises à des sollicitations répétées. Malgré de nombreuses recherches, ce phénomène reste complexe à appréhender, car il est influencé par de multiples paramètres tels que la microstructure et la présence de défauts. Dans ce cadre, la présente thèse s’intéresse à un alliage d’aluminium coulé. Comme tout alliage coulé, il présente des défauts intrinsèques au procédé, tels que porosités, retassures et oxydes. L’impact de ces défauts sur la tenue en fatigue demeure un sujet de débat, notamment en ce qui concerne la quantification précise de leur influence et la détermination des paramètres gouvernant la durée de vie en régime polycyclique. À l’échelle locale, les champs mécaniques générés par un concentrateur de contraintes isolé, tel qu’un défaut, sont particulièrement complexes à modéliser et à interpréter.
À cette complexité s’ajoute le rôle des traitements thermiques. L’alliage étudié est généralement soumis à un vieillissement correspondant au pic de durcissement, car il maximise la résistance mécanique monotone, au même temps qu’ils ont aussi une influence sur l’écrouissage cyclique. Il en résulte que, pour un même défaut, le champ de contrainte local peut differer selon l’état de vieillissement, ce qui suggère une influence directe sur la durée de vie en fatigue polycyclique. La détermination précise de ces champs, ainsi que la prédiction de la limite de fatigue pour différents états métallurgiques, constitue un défi scientifique majeur.
L’objectif central de cette thèse est de développer une approche de modélisation mécanique permettant de prédire la limite de fatigue de l’alliage AlSi7Cu0,5Mg0,3 soumis à différents traitements thermiques et contenant des défauts artificiels de tailles variées. Ce travail s’appuie sur une caractérisation expérimentale approfondie et s’articule autour de plusieurs axes scientifiques. Il s’agit notamment d’analyser l’influence des traitements thermiques sur l’écrouissage cyclique, d’évaluer l’impact des défauts dans ces conditions, et de décrire le champ de contrainte localisé autour de ces hétérogénéités. Une attention particulière est portée au rôle de l’écrouissage cyclique sur la durée de vie en fatigue à grand nombre de cycles. Enfin, l’ensemble de ces phénomènes est intégré dans une démarche de modélisation visant à fournir une prédiction fiable de la limite de fatigue.
Thèse financée par le CETIM et la Région Pays de la Loire
