Étude probabiliste sur la pertinence des concepts de la mécanique de la rupture pour la prédiction de la ténacité des matériaux soudés cas de pipelines : approche expérimentales et numériques.

Abstract

تهدف هذه الأطروحة إلى دراسة سلوك التعب في المفاصل الملحومة من الفولاذ A510AP المستخدم لتصنيع خزانات الغاز (LPG) وخطوط الأنابيب ومعرفة مدة حياة هذه المفاصل. إن الاختيار الصحيح لمعدن التلحيم هو عنصر مهم للغاية من أجل إطالة مدة الاستخدام و تحسين مقاومة التعب والفكرة هي إجراء مقارنة بين ثلاثة معادن تلحيم وإظهار أثر عدم التجانس وعدم التطابق على عملية امتداد الشقوق. أجريت اختبارات الجر، اختبارات التعب واختبارات مقاومة امتداد الشقوق (اختبار تكامل JIC) من أجل الحصول على القانون التأسيسي للمناطق المختلفة من المفصل الملحومة ودراسة تباين سرعة امتداد الشقوق ، و في النهاية تحديد عناصر الطاقة. تم إجراء دراسة رقمية لمحاكاة امتداد شقوق من جراء تعب المفاصل الملحومة الغير المتجانسة تحت برنامج العناصر المحدودة، 2017 ABAQUS،وAFGROW، تم تنفيذ محاكاة عينات CT50وSENBلوصف انتشار صدع في الوصلات الملحومة الغير المتجانسة ، ومعرفة المتانة. في الأخير دراسة تحليل الموثوقية واحتمال الفشل في وصف سلوك المنتج في مراحل الحياة المختلفة.

الكلمات المفتاحية: التعب - المتانة - عدم التطابق - عدم التجانس – امتداد الشقوق - مسار الشقوق - المحاكاة الرقمية - الموثوقية – الاحتمالات --------------------------------------L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement en fatigue des joints soudés d’un acier A510AP utilisé pour la fabrication des citernes à gaz (GPL) et des pipelines, et de connaitre la durée de vie de ces joints. Le bon choix du métal d’apport est un paramètre très important pour avoir une durée de vie estimable et un bon comportement en fatigue. Nous avons donc comparé trois métaux d’apport pour montrer l’effet de l’hétérogénéité et de mismatching sur la propagation de la fissure. Des essais de traction, des essais de fatigue et des essais de résistance à la fissuration (Essai de l’intégral JIC) ont été réalisés dans le but d’obtenir la loi de comportement des différentes zones du joint soudé et d’étudier la variation de la vitesse de propagation de la fissure, et enfin, identifiez les paramètres énergétiques. Une étude numérique a été menée pour la simulation de l’essai de traction, de la propagation de fissure en fatigue des joints soudés hétérogènes et l’essai de l’intégral JIC sous le logiciel de calcul par éléments finis, ABAQUS 2017 et AFGROW. La simulation des éprouvettes CT50 et SENB ont été réalisées afin de décrire la propagation d’une fissure dans les joints soudés hétérogènes, et de savoir la ténacité. Au final, une étude de l’analyse de la fiabilité et de la probabilité de rupture pour caractériser le comportement du produit dans les différentes phases de vie.

Mots-clés : Fatigue – Ténacité – Mismatching – Hétérogénéité – Propagation de la fissure – Chemin de fissure – Simulation numérique – Fiabilité – Probabilité. ----------------------------------------The aim of this thesis is to study the mechanical behaviour of welded joints of A510AP steel used for the manufacture of gas tanks (LPG) and pipes, And to know the lifetime of these joints. The right choice of filler metal is a very important parameter to have a good life and good fatigue behaviour. The idea is to make a comparison between three filler metals and to show the effect of heterogeneity and mismatching on crack growth rate. Traction tests, fatigue tests and crack resistance tests (Integral J1C test) were carried out in order to obtain the behaviour law of the different zones of the welded joint and to study the crack growth rate variation and the determination of the energetic parameters. A numerical study was conducted to simulate the tensile test, the fatigue crack propagation of heterogeneous welded joints and the J1C integral test under finite element software, ABAQUS 2017 and AFGROW. CT50 and SENB specimens were simulated to describe the propagation of a crack in heterogeneous welded joints, and to know the toughness. In the end, a study of the analysis of the reliability and the probability of rupture to characterise the behaviour of the product in the different phases of life.

Keywords: Fatigue - Tenacity - Mismatching - Heterogeneity - Crack propagation - Crack path - Numerical simulation – Reliability – probability.