A2 Fatigue statique (croissance de fissures sous-critique assistée par l'humidité)

Topique

Dans la silice, la propagation sous-critique des fissures, favorisée par l'humidité ambiante (phénomène connu sous le nom de fatigue statique), est le phénomène décrit par ce modèle. Ce dernier reprend directement le cadre établi par un autre modèle de cet ensemble, celui qui décrit la fatigue statique et la propagation sous-critique des fissures dans les céramiques : une contrainte constante agissant sur une fissure, associée à un environnement réactif, provoque sa propagation sous-critique, sans qu'elle n'atteigne la taille susceptible d'entraîner une rupture immédiate. Puisque ce modèle réutilise directement ce cadre, il n'est pas nécessaire de redéfinir le mécanisme par lequel la contrainte constante et l'environnement réactif induisent la propagation de la fissure.

Dans ce système spécifique, l'humidité ambiante joue le rôle de cet environnement réactif et accélère la propagation sous-critique des fissures dans la silice. Cette propagation suit la loi de puissance de la région I, déjà établie dans l'autre modèle de cet ensemble, de sorte qu'une faible augmentation de l'humidité ambiante entraîne une augmentation disproportionnée de la vitesse de propagation de la fissure. C'est d'ailleurs dans ce système que Wiederhorn a caractérisé pour la première fois, en 1967, ce même phénomène de fatigue statique assistée par l'humidité.

Cependant, dans ce modèle, cette même loi potentielle de croissance sous-critique ne présente pas de constante fixe : l’humidité relative ambiante modifie empiriquement la constante de croissance sous-critique. Une humidité relative élevée augmente cette constante, et la fissure se propage plus rapidement pour un même niveau de contrainte constant ; une humidité relative faible diminue cette constante, et la fissure se propage plus lentement sous la même contrainte.

Ainsi, ce modèle, où la croissance sous-critique de la fissure est favorisée par l’humidité ambiante lors de son ouverture, réutilise directement l’ensemble du processus déjà établi par un autre modèle de cet ensemble : cette croissance sous-critique, accélérée par l’humidité ambiante et modifiée par l’humidité relative selon sa propre constante, s’accumule au fil du temps sous l’effet de la contrainte constante qui continue d’agir sur la fissure. C’est précisément cette accumulation qui détermine le temps nécessaire à la rupture de la silice.

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