A3 Fatigue statique et croissance de fissures sous-critiques

Topique

La propagation lente d'une fissure – phénomène décrit par ce modèle – se produit lorsqu'une contrainte constante s'exerce sur un matériau céramique exposé à un environnement réactif, tel que l'humidité. Aucun de ces facteurs, pris isolément, n'est suffisant : la contrainte constante et l'environnement réactif, agissant conjointement sur la même fissure, provoquent une croissance sous-critique, c'est-à-dire sans que celle-ci n'atteigne la taille critique entraînant une rupture immédiate.

Cette croissance sous-critique de la fissure n'est pas uniforme. Même une légère augmentation des conditions motrices provoque une augmentation disproportionnée de la vitesse de propagation de la fissure, suivant une loi de puissance dans ce que l'on appelle la région I de cette croissance.

Le fait que cette croissance sous-critique s'accumule au fil du temps, sous l'effet continu de la contrainte constante et de l'environnement réactif, signifie que cette accumulation détermine précisément le temps de rupture. L'accélération de la croissance de la fissure à chaque instant signifie qu'il faut moins de temps pour atteindre la taille critique qui provoque la rupture finale. Par conséquent, cette propagation lente de la fissure, qui constitue le fondement de ce modèle, dépend de l'ensemble des événements : la contrainte constante et le milieu réactif qui, ensemble, produisent une croissance sous-critique de la fissure, la loi de puissance de la région I qui régit cette croissance, et l'accumulation de cette croissance au fil du temps qui détermine le moment de la rupture. Ce modèle contraste également avec la fatigue cyclique des métaux — qui dépend de cycles de chargement répétés, et non d'une contrainte constante soutenue dans un milieu réactif — car sa dépendance à un milieu réactif plutôt qu'à des cycles de chargement rend le mécanisme de rupture fondamentalement différent de celui de la fatigue cyclique des métaux.

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