Les alliages à mémoire de forme (AMF) sont utilisés dans de diverses industries telles que l'automobile, l'aérospatial, le génie civil et la bioingénierie. Dans la plupart de ces applications, l'alliage subit un chargement thermomécanique cyclique et est donc susceptible de rompre en fatigue. La fatigue des AMF est donc un problème clé qui doit être étudié pour encourager les applications techniques et l'utilisation plus efficace de leurs propriétés spécifiques d'effet mémoire de forme et de super-élasticité.

Si un AMF est soumis à un chargement thermomécanique cyclique, une déformation inélastique apparaît et croit jusqu'à saturation après un certain nombre de cycles. Ce phénomène est à l'origine de la fatigue dans les AMF en entraînant une déformation résiduelle qui évolue avec les cycles [1]. L'origine de cette déformation résiduelle au cours d'un chargement cyclique est l'un des plus grands problèmes pour la modélisation du comportement cyclique et en fatigue des AMF. Pour améliorer la fiabilité des systèmes à base d'AMF, il est donc important de prédire convenablement son évolution avec des modèles adaptés, et de proposer des critères de ruine adaptés. Ces critères doivent être basés sur des indicateurs de la déformation résiduelle cumulée. En particulier, deux interprétations micro-mécaniques sont abordées dans la littérature. L'une basée sur des contraintes résiduelles dues au développement de dislocations induites par le matériau au cours des cycles [2]. L'autre, sur de la martensite résiduelle accumulée pendant l'éducation [3]. La première interprétation considère que le changement progressif de la réponse de l'AMF sous chargement cyclique est due à la présence de contraintes résiduelles orientées qui apparaissent pendant l'arrangement des dislocations. La nucléation et la croissance de variantes de martensites préférentielles sont favorisées par ces contraintes résiduelles qui tendent à se relâcher pendant un changement de forme. De plus puisque la création de dislocations est strictement liée au développement de la plasticité, on peut en déduire que les effets de l'éducation sont connectés à de la déformation plastique résiduelle. La seconde interprétation est basée sur l'augmentation progressive de variantes de martensite orientée résiduelle qui apparaissent à cause de l'arrangement de dislocations. La présence de ces dislocations ne permet pas une transformation martensite-austénite complète au cours d'une décharge ou d'une chauffe. De plus, les petites plaquettes de martensite résiduelle croissent au cours des cycles suivants.

Dans cette étude, basée sur des observations et l'utilisation de mesures telles que la variation de résistance électrique, l'origine de la déformation résiduelle et l'augmentation progressive de la déformation résiduelle avec les cycles sont analysées. Une attention spéciale est portée à l'effet mémoire double sens obtenu après des chargements cycliques, et à sa relation avec le développement de la déformation résiduelle.

[1] Lagoudas, Dimitris C., et Steven G. Shu. « Residual deformation of active structures with SMA actuators ». International Journal of Mechanical Sciences 41, no 6 (1 juin 1999): 595‑619.

[2] Paradis, A., P. Terriault, et V. Brailovski. « Modeling of residual strain accumulation of NiTi shape memory alloys under uniaxial cyclic loading ». Computational Materials Science 47, no 2 (décembre 2009): 373‑83.

[3] Saint-Sulpice, Luc, Shabnam Arbab-Chirani, et Sylvain Calloch. « Thermomechanical cyclic behavior modeling of Cu-Al-Be SMA materials and structures ». International Journal of Solids and Structures 49, no 9 (1 mai 2012): 1088‑1102.