ASTM E2368-10 Pratique standard pour les essais de fatigue thermomécanique à tension contrôlée

La norme « ASTM E2368-10 Standard Practice for Tension-Controlled Thermomechanical Fatigue Test » développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) couvre la détermination des propriétés de fatigue thermomécanique des matériaux dans des conditions de charge uniaxiale et de tension contrôlée. Le cycle de fatigue thermomécanique est défini ici comme une condition dans laquelle les champs uniformes de température et de contrainte sur la section de mesure de l'échantillon varient simultanément et sont contrôlés indépendamment. Cette application vise à traiter les essais de fatigue thermomécanique effectués pour soutenir des activités telles que la recherche et le développement de matériaux, la conception mécanique, le contrôle des processus et de la qualité, les performances des produits et l'analyse des défaillances. Bien que cette application soit spécifique aux essais sous contrainte contrôlée, de nombreux chapitres fournissent des informations utiles pour les essais de fatigue thermomécanique sous contrainte ou sous contrainte.

Cette mise en œuvre permet des valeurs maximales et minimales de température et de contrainte mécanique ainsi que le phasage de la température et de la contrainte mécanique, avec la restriction que ces paramètres restent cycliquement constants tout au long de la période d'essai. Aucune restriction n'est imposée sur les facteurs environnementaux tels que la pression, l'humidité, l'environnement ambiant et autres, à condition qu'ils soient contrôlés tout au long du test, qu'ils n'entraînent pas de perte ou de modification de la taille des échantillons au fil du temps et qu'ils soient détaillés dans le rapport de données.

L'utilisation de cette application est limitée aux échantillons et n'inclut pas les tests de composants, de structures ou de produits de consommation à grande échelle.

Aux fins de la présente norme, les termes et définitions suivants s'appliquent :

• La contrainte est définie ici comme la contrainte technique, qui est le rapport de la force à la surface de la section transversale d'origine de l'échantillon. La surface est mesurée à l'état non chargé à température ambiante.
• Le coefficient de dilatation thermique exprime la variation fractionnaire de la déformation de dilatation libre pour une variation de température unitaire mesurée dans l'échantillon d'essai.
• La déformation totale est la composante de déformation mesurée sur l'éprouvette et la somme de la déformation thermique et de la déformation mécanique.
• La déformation thermique est la composante de la déformation résultant d'un changement de température (telle que mesurée sur l'éprouvette) dans des conditions de libre expansion. Pour certains matériaux, elle peut être non linéaire sur la plage de températures d'intérêt.
• La déformation mécanique est la composante de déformation qui résulte lorsque la déformation thermique de dilatation libre (telle que mesurée sur l'éprouvette) est soustraite de la déformation totale.
• La déformation élastique est la composante de déformation qui résulte lorsque la contrainte est divisée par le module d'Young dépendant de la température (conformément à la méthode d'essai standard ASTM E111-17 pour le module d'Young, le module tangent et le module de corde).
• La déformation inélastique fait référence à la composante de déformation qui résulte lorsque la déformation élastique est soustraite de la déformation mécanique.
• Le rapport de déformation est le rapport entre la déformation mécanique minimale et la déformation mécanique maximale dans un cycle de déformation.
• Angle de phase réel contrainte mécanique/température, dans le but d'évaluer la précision du phasage, il est défini comme le décalage de forme d'onde entre la réponse thermique maximale mesurée dans l'échantillon et la réponse maximale à la contrainte mécanique. À des fins de référence, l'angle est considéré comme positif si la réponse maximale en température est de 180 degrés ou moins en avance sur la réponse maximale en contrainte mécanique, sinon l'angle de phase est considéré comme négatif.
• La fatigue thermomécanique synchrone fait référence à un cycle dans lequel la valeur maximale de température et la valeur maximale de déformation mécanique se produisent simultanément.
• La fatigue thermomécanique déphasée (anti-phase) fait référence à un cycle dans lequel la valeur maximale de la température est en avance sur la valeur maximale de la contrainte mécanique d'une valeur de temps égale à 1⁄2 de la période du cycle.

Lors de l'utilisation de matériaux structurels dans des environnements à haute température, les composants susceptibles d'être endommagés par la fatigue peuvent subir une forme de forces thermiques et mécaniques variant simultanément au cours d'un cycle donné. Ces conditions sont souvent extrêmement préoccupantes car elles combinent des mécanismes de dommages dépendants de la température et du cycle (fatigue) avec une gravité variable liée à la relation de phase entre la température cyclique et la déformation mécanique cyclique.

On peut considérer que de tels effets influencent l’évolution de la microstructure, les micromécanismes de dégradation et divers autres processus phénoménologiques qui influencent finalement la vie cyclique. Les essais de fatigue thermomécanique à contrainte contrôlée sont souvent utilisés pour étudier les effets de charges thermiques et mécaniques variables simultanément dans des conditions idéalisées. Ici, des champs de température et de tension cycliques théoriquement uniformes sont appliqués et contrôlés en externe dans toute la section de mesure de l'échantillon.

Parmi les nombreuses études d'essais, de mesures, d'analyses et d'évaluation qu'elle propose aux entreprises de divers secteurs, notre organisation fournit également des services d'essais définis dans la norme "ASTM E2368-10 Standard Practice for Tension-Controlled Thermomechanical Fatigue Tests", avec un personnel formé et expert. personnel et équipements technologiques de pointe.