Le dimensionnement en fatigue des structures nécessite aujourd'hui de s'intéresser au domaine des très grands nombres de cycles pouvant aller au-delà du milliard. Développées depuis maintenant plusieurs dizaines d'années, les machines de fatigue ultrasonique permettent de caractériser le comportement mécanique en fatigue à très grand nombre de cycles des matériaux avec des durées d'essai raisonnables. Cette technique est en effet particulièrement bien adaptée pour le domaine de la fatigue à très grand nombre de cycles où la durée de vie du matériau approche 10^9 cycles. Cependant, caractériser efficacement les propriétés des matériaux métalliques, au-delà de 10^9 cycles, avec des essais de fatigue ultrasonique reste long. Pour procéder à cette caractérisation du domaine se trouvant au-delà de la fatigue gigacyclique, dans une durée réduite, d'autres approches totalement différentes basées sur l'analyse de l'endommagement en fatigue lors d'essais interrompus ont été développées. Dans ce cadre, l'objectif de ce travail est de proposer deux méthodes d'analyse de caractérisation des propriétés en fatigue à très grand nombre de cycles :

- la première est basée sur l'estimation de l'énergie stockée qui caractérise bien le niveau d'endommagement en fatigue du matériau. Deux mesures indépendantes sont alors nécessaires : l'estimation de l'énergie dissipée ainsi que le travail apporté pendant un cycle. Un bilan énergétique permet ensuite de quantifier l'énergie stockée pendant un cycle.

- la deuxième est basée sur l'étude de l'évolution de l'élargissement des pics de Bragg pendant un essai de fatigue interrompu. Cette grandeur donne des informations sur la densité de dislocation et les mécanismes de déformation au sein de l'éprouvette. Cette évolution est également liée à l'évolution de l'endommagement du matériau en fatigue.

Les deux approches présentées précédemment nécessitent le développement de technique de mesure des contraintes au cours d'un cycle de fatigue ultrasonique et donc, des expériences de diffraction des rayons X (DRX) résolues en temps avec une résolution temporelle de l'ordre de la microseconde. L'aluminium pur et allié, le cuivre pur, ainsi qu'un acier dual-phase et un acier perlitique ont été choisis comme exemples pour les expériences.

Les échantillons ont été installés sur la machine de fatigue à 20kHz du laboratoire PIMM, qui a été montée sur le goniomètre à 6 cercles de la ligne DiffAbs du synchrotron Soleil. Le détecteur à pixels hybrides 2D (XPAD 3.2) a été déclenché par un seuil de tension en sortie des jauges de déformation collées sur l'échantillon. Différents pics de Bragg ont été suivis pour chaque matériau afin de reconstruire l'évolution de la contrainte longitudinale pendant un cycle. L'évolution de cette contrainte couplée à des mesures d'auto échauffement permettent ensuite de quantifier l'énergie stockée dans le matériau pendant un essai de fatigue et ce pour différentes valeurs d'amplitudes de contraintes.

D'un autre côté, les clichés de diffraction reconstruits permettent de quantifier l'élargissement des pics de Bragg en fonction du nombre de cycles et de la contrainte appliquée.

L'ensemble des résultats expérimentaux seront présentés et discutés.