Jean-Charles Stinville, ingénieur et docteur de l’ISAE-ENSMA, Alice Cervellon, docteure de l’ISAE-ENSMA, Samuel Hemery et Valéry Valle, chercheurs à l’institut Pprime, (ISAE-ENSMA – université de Poitiers – CNRS) sont co-auteurs d’un article paru dans la revue scientifique Science de septembre 2022 : « On the origins of fatigue strength in crystalline metallic materials » , en collaboration avec une équipe de chercheurs de l’université de l’Illinois à Urbana-Champaign (USA) et de l’université de Californie à Santa-Barbara (USA).
Une avancée inédite dans le domaine de la fatigue des matériaux
L’étude a permis de mettre en évidence, pour la première fois, une relation quantitative entre la localisation de la déformation plastique au premier cycle de chargement et la résistance en fatigue des matériaux métalliques. Un verrou scientifique important a été levé à l’Institut Pprime en enrichissant la méthode de corrélation d’images numériques pour permettre une description physique de la plasticité à l’échelle de la microstructure. Ce résultat ouvre des perspectives nouvelles de compréhension et de prédiction de la résistance des matériaux soumis à des sollicitions cycliques, qui sont encore aujourd’hui à l’origine d’un grand nombre d’accidents tous domaines d’application confondus.
Abstract
Metallic materials experience irreversible deformation with increasing applied stress, manifested in localized slip events that result in fatigue failure upon repeated cycling. We discerned the physical origins of fatigue strength in a large set of face-centered cubic, hexagonal close-packed, and body-centered cubic metallic materials by considering cyclic deformation processes at nanometer resolution over large volumes of individual materials at the earliest stages of cycling. We identified quantitative relations between the yield strength and the ultimate tensile strength, fatigue strength, and physical characteristics of early slip localization events. The fatigue strength of metallic alloys that deform by slip could be predicted by the amplitude of slip localization during the first cycle of loading. Our observations provide a physical basis for well-known empirical fatigue laws and enable a rapid method of predicting fatigue strength as reflected by measurement of slip localization amplitude.
« On the origins of fatigue strength in crystalline metallic materials » ,C. Stinville, M. A. Charpagne, A. Cervellon, S.Hemery, F. Wang, P.G. Callahan, V. Valle, and T. M. Pollock.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn0392