Les Instituts de Recherche Technologique ont comme mission le développement de filières technologiques compétitives. L'IRT m2p (Matériaux, Métallurgie et Procédés) basé à Metz a fédéré autour d'un grand nombre d'acteurs industriels (SAFRAN, GROUPE PSA, Framatome, AIRBUS Helicopters, ArcelorMittal, Mistras) et académiques (ENSAM LEM3 et MSMP, UTT, ONERA) le projet collaboratif CONDOR (CONtraintes DimensiOnnement Relaxtion).

L'ambition du projet était de se doter d'outils numériques fiables afin d'intégrer dans les filières de calcul la prise en compte du grenaillage de précontrainte pour le dimensionnement en fatigue. Cette démarche vise à répondre à la fois aux besoins de conception rencontrés en bureaux d'études, qu'à l'analyse et la compréhension du comportement des matériaux nécessaires aux activités de R&D.

Cinq thèses [1-5] ont été achevées ainsi que de nombreux stages et post-docs sur des aciers (23MnCrMo5 et TRIP780), deux superalliages à base Nickel (INCO718 et INCO690) ainsi qu'un alliage de titane Ti 10-2-3 avec comme objectifs la modélisation des champs induits par le procédé de grenaillage de précontrainte, la description de leurs évolutions sous sollicitations cycliques (relaxation) et enfin leur transfert à des composants à géométrie complexe.

Le grenaillage de précontrainte a été modélisé avec différentes stratégies afin d'estimer les contraintes résiduelles issues du procédé mais également d'en maitriser les conditions (type de média, vitesse, débit et orientation de grenaille, taux de recouvrement). Ces modèles sont alimentés par les lois de comportement spécifiques aux différents matériaux avec par exemple la prise en compte de changement de phase austénite-martensite du TRIP780. La validation de ces outils de simulation a nécessité un très grand nombre de mesures de profil de contraintes résiduelles par DRX.

L'étude des lois de comportement des matériaux sous chargement monotone ou cyclique (mécanique ou thermomécanique) a conduit à l'identification de modèles de comportement visant à décrire à la fois la réponse des matériaux sous les sollicitations de grenaillage et de fatigue. Une large base expérimentale, combinant de nombreux essais de fatigue et mesures de contraintes résiduelles a permis de confronter calcul et expérience et de mieux décrire les comportements des différents matériaux sur l'ensemble de leur situation d'usage.

Une fois faites l'acquisition et la validation des champs induits par grenaillage de précontrainte, ceux-ci sont appliqués à des géométries complexes avec des formes concaves ou convexes, des zones masquées ou des plaques minces. Ainsi, grâce au développement d'une procédure numérique d'initialisation des champs, les contraintes résiduelles connues sur Massif Semi Infini peuvent être transférées sur la géométrie d'un composant en vue de réaliser un calcul de relaxation sous chargement cyclique dans un premier temps, puis un calcul de durée de vue dans un second temps.

Sur cinq années, les challenges du projet CONDOR ont été nombreux et les apports scientifiques auxquels il a contribué constituent une longue liste d'outils et de résultats que l'IRT m2p et les partenaires industriels peuvent exploiter. C'est également un nouvel état de référence pour les partenaires académiques sans compter les abondantes perspectives.


[1] Romain Guiheux, Comportement d'aciers à transformation de phase austénite-martensite pour la simulation du grenaillage de précontrainte, Thèse, ENSAM, 2016

[2] Vincent Boyer, Modélisation du grenaillage d'un alliage de nickel avec prise en compte de l'écrouissage et de la microstructure, Thèse, UTT, 2017

[3] Jean-Patrick Goulmy, Modélisation de l'impact du grenaillage sur le comportement et l'endommagement en fatigue de l'Inconel 718, Thèse, UTT, 2017

[4] Maxime Gelineau, Étude de l'impact du grenaillage sur des composants mécaniques industriels à géométrie complexe, Thèse, ENSAM, 2018

[5] Clément Mauduit, Evolution des couches grenaillées sous sollicitations mécaniques de l'acier TRIP780 - Etude de la relaxation des contraintes et de la durée de vie en fatigue, Thèse, ENSAM, 2018