Approche probabiliste de la durée de vie d'un composite unidirectionnel à matrice métallique en fatigue oligocyclique axiale

This work develops a probabilistic approach for the life time of a unidirectional metal matrix composite under axial low cycle fatigue. The SCS-6/Ti6242 composite has to be used as circonferential reinforcement in a new generation of compressor ring in aircraft engines : the BLaded rINGs (BLING). In the low cycle fatigue range, final failure is governed by the fibres breaks and their interactions. The proposed approach is first to evaluate the statistical fracture behaviour of the fibres with the help of an in situ identification method : the single fibre fragmentation test. The load sharing mechanisms are then evaluated around the fibres breaks with the help of a three dimensional finite elements analysis. Periodic homogenization technics are used to model the cyclic plasticity of the metal matrix and its influence on the global load of the fibres. These three main mechanisms are then combinated to establish the life time model SIRCUD-3. Using an elasto-viscoplastic constitutive law for the titanium matrix and a cohesive zone model for the fibre/matrix interface improves the accuracy of the life time predictions compared to previous models. The first life time simulations obtained with the new SIRCUD-3 model show good agreement with experimental data in the low cycle fatigue range.Ce travail propose la construction d’un modèle de durée de vie pour un composite unidirectionnel à matrice métallique (SCS-6/Ti6242) soumis à un chargement de fatigue oligocyclique axiale. Ce genre de composite doit être utilisé comme renfort circonférentiel d’une nouvelle génération de compresseur dans les moteurs d'avion : les Anneaux Aubagés Monoblocs (ANAM). En régime oligocyclique, la ruine du matériau est pilotée par les ruptures de filaments et leurs interactions. L’approche adoptée consiste dans un premier temps à identifier le caractère statistique à rupture in situ des filaments par l’analyse d’un essai de fragmentation. Le report de charge consécutif aux ruptures est ensuite évalué à l’aide de modèles éléments finis en trois dimensions. L’écrouissage cyclique de la matrice métallique et ses conséquences sur le chargement global du renfort est modélisé via une technique d’homogénéisation périodique. Ces trois mécanismes principaux sont alors assemblés pour construire le modèle de durée de vie SIRCUD-3. L'utilisation d’outils numériques parmi lesquels une loi de comportement élasto-viscoplatique pour la matrice titane et une loi d’interface cohésive pour l’interface fibre/matrice améliore la précision des modèles antérieurs. Les durées de vie obtenues à l’aide du code SIRCUD-3 montrent un bon accord avec l’expérience lors des premières confrontations proposées