Comportement des fissures de fatigue dans un champ de contraintes résiduelles de tension

Ce mémoire présente une étude expérimentale et numérique du comportement d'une fissure se propageant sous l'influence d'un champ de contraintes résiduelles de tension. L'étude comporte deux objectifs principaux. La mesure et le calcul d'un champ de contraintes résiduelles produit par le soudage. La quantification de l'effet du champ de contraintes résiduelles (CR) sur la vitesse de propagation des fissures de fatigue. Cette étude estmotivée par la problématique de fissuration observée dans certaines turbines Francis exploitées par Hydro-Québec. Il existe une incertitude reliée à l'influence qu'a un champ de contraintes résiduelles sur la vitesse de propagation des fissures dans les assemblages mécano-soudés. Les articles disponibles dans la littérature traitant du sujet n'ont pas démontré hors de tous doutes l'influence des contraintes résiduelles sur le comportement en fatigue-propagation. En effet, les conclusions proposées sont tirées de résultats pour lesquels l'effet de la microstructure, modifiée lors de l'introduction des contraintes résiduelles, se superpose potentiellement à l'effet des contraintes résiduelles Il devient donc difficile d'isoler l'influence des contraintes résiduelles pour confirmer que leur effet est équivalent à la simple superposition d'une contrainte monotone à la sollicitation cyclique. Dans le but d'isoler l'effet des contraintes résiduelles, une nouvelle géométrie d'éprouvette a été développée à l'Institut de Recherche d'Hydro-Québec (IREQ). Cette éprouvette originale, nommée CT-RES, permet d'étudier la propagation des fissures sous l'influence d'un champ de contraintes résiduelles dans une microstructure homogène. De plus, elle représente mieux l'état de contrainte d'une roue d'eau assemblée par rapport aux éprouvettes de laboratoires utilisées pour caractériser le comportement d'un matériau en fatigue-propagation. En effet, l'éprouvette CT-RES est un assemblage mécano-soudé permettant de reproduite le bridage d'une aube soudée à la ceinture et à la couronne. Un médaillon représentant l'aube est inséré puis soudé dans un cadre rigide. Le bridage est obtenu par l'opposition du cadre au retrait thermique de la soudure. Cette configuration n'est pas retrouvée dans les éprouvettes de laboratoire normalisées utilisées dans la littérature. Suite à la fabrication de l'éprouvette CT-RES, le champ de contraintes résiduelles a été mesuré à l'aide de la méthode du contour. Cette méthode étant destructive, deux éprouvettes ont été fabriquées à l'aide du bras robotisé Scompi®. La première éprouvette a été utilisée pour mesurer le champ de contraintes résiduelles.