Les aubes de turboréacteurs aéronautiques sont des pièces à la géométrie complexe, pouvant comporter des concentrations de contraintes importantes. De forts gradients de contrainte peuvent donc apparaître au sein des pièces lors de sollicitations particulières. Cependant la caractérisation en fatigue à grand nombre de cycles des matériaux, et notamment du TA6V, se fait sur éprouvettes avec une sollicitation homogène en contrainte. Ainsi le passage à partir des résultats en fatigue sur éprouvettes caractérisant le matériau, vers les géométries complexes des pièces, reste délicat. Les difficultés résident dans les effets de volumes, d'hétérogénéités de contrainte, mais également dans la prise en compte de la dispersion résultant du caractère probabiliste de la fatigue à grand nombre de cycles.

De plus la caractérisation en fatigue s'avère coûteuse en éprouvettes et en temps. La détermination des propriétés en fatigue à grand nombre de cycles à partir d'essais d'auto-échauffement se révèle très efficace pour réduire les coûts et le temps de caractérisation en fatigue, permettant ainsi de déterminer de façon rapide l'influence de différents paramètres sur la limite d'endurance du matériau ou de la structure. [1]

Munier a proposé une modélisation probabiliste à deux échelles des mesures d'auto-échauffement qui permet également de décrire le comportement en fatigue à l'aide du modèle de Weibull [2]. Ainsi à l'aide d'essais d'auto-échauffements, il est possible d'identifier rapidement le module de Weibull , paramètre qui rend compte de la dispersion des propriétés en fatigue à grand nombre de cycles. Munier a validé le lien entre la dispersion observée en fatigue et le paramètre , identifié à partir d'essais d'auto-échauffement, pour de nombreux matériaux. [3]

Une première étape est donc d'appliquer la méthode d'auto-échauffement sur le TA6V, pour déterminer le module , et ainsi de réaliser une comparaison avec la dispersion obtenue avec des essais de fatigue. Le modèle de Weibull sera ensuite appliqué sur des géométries d'éprouvettes entaillées, et confronté avec des résultats d'essais de fatigue. Le choix d'éprouvettes entaillées a été réalisé afin d'étudier et de rendre compte des différents effets de volume et d'hétérogénéité de contrainte. Les différentes éprouvettes permettent de vérifier la cohérence et l'applicabilité du modèle de Weibull pour la détermination des propriétés en fatigue, limite d'endurance et dispersion. 

Dans un premier temps, le modèle de Weibull est présenté, et notamment sa prise en compte naturelle des effets de volume et d'hétérogénéité de contrainte. Ensuite, une modélisation des courbes d'auto-échauffement est présentée. En effet les paramètres du modèle de Weibull apparaissent dans cette modélisation, et vont donc être estimés à partir d'essais d'auto-échauffement réalisés sur des éprouvettes cylindriques de TA6V.

Pour finir, le modèle de Weibull va être mis en œuvre sur des géométries d'éprouvettes entaillées, et il sera confronté à une campagne d'essais de fatigue réalisée sur trois géométries d'éprouvettes axisymétriques entaillées et sur la géométrie cylindrique de référence. Les résultats obtenus, notamment sur la dispersion en fatigue, seront comparés.

[1] Doudard, C. (2004). Détermination rapide des propriétés en fatigue à grand nombres de cycles à partir d'essais d'auto-échauffement. Thèse de doctorat, ENS Cachan. 

[2] Munier, R. (2012). Etude de la fatigue des aciers laminés à partir de l'auto-échauffement sous sollicitation cyclique : essais, observations, modélisation et influence d'une pré-déformation plastique. Thèse de doctorat, Université de Bretagne Occidentale - Brest.

[3] Munier, R. et al. (2014). Determination of high cycle fatigue properties of a wide range of steel sheet grades from self-heating measurements. International Journal of Fatigue, 63, 46-61.