Modélisation de la propagation de fissure dans les aubes de turbines monocristallines
Institution:
Paris, ENMPDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The aim of this study is first to develop a simulation methodology of crack growth under cycling loading by using a coupled approach. This methodology uses cohesive zone elements coupled with a specific constitutive behaviour in order to simulate the crack growth Without discontinuity and with a predictive character. We have then developed a phenomenological model of crack growth, based on linear fracture mechanics, which takes into account the effects of short cracks and, at high temperature, the creep and oxidation effects on the crack growth rate. The aim of this model is to provide Design Offices with a tool for predicting the failure of industrial components (such as turbine blades), which is rapid and easy to use. This study contains many crack growth measurements, which supported the development of a local approach based on cohesive zone models for the numerical simulation of crack growth. However, in future applications, this approach can provide data on the complex coupling between plasticity at crack tip and crack growth phenomena in order to improve the phenomenological models for their application in Design Offices.
Abstract FR:
L’objectif de ce travail a tout d’abord été de développer une méthodologie de simulation numérique de propagation de fissure, en appliquant une approche couplée en chargement cyclique. On s’est intéressé, plus particulièrement, à l’utilisation d’éléments de zones cohésives couplés à une loi de comportement spécifique, afin de simuler, sans discontinuité, et avec un caractère prédictif, l’avancée d’une fissure. Enfin, nous avons établi un modèle phénoménologique de propagation, dans le cadre de la Mécanique Linéaire de la rupture, qui rend compte des effets de fissure courte et, à haute température, des effets de fluage et d’oxydation sur la vitesse de propagation par fatigue. L’objectif de ce modèle est de fournir aux Bureaux d’Etudes un outil rapide et facile à mettre en œuvre afin de dimensionner des pièces industrielles telles que les aubes de turbines. Cette étude, très riche en termes de résultats expérimentaux de propagation de fissure, a permis de développer une approche locale basée sur les modèles de zones cohésives pour la simulation numérique de la propagation de fissure. Mais les perspectives futures de l’application de telles méthodes sont de pouvoir fournir des informations sur le couplage complexe qui existe entre la plasticité en pointe de fissure et le phénomène de propagation qui permettront d’enrichir des modèles phénoménologiques applicables en Bureaux d’Etudes