L'extension progressive d'une fissure ou d'un défaut existant dans un matériau sous l'action de contraintes appliquées, de sollicitations cycliques ou d'influences environnementales, caractérisée par l'avance de la pointe de fissure et l'évolution de la géométrie de la fissure au fil du temps.

Principe

La propagation de fissure est régie par les principes de la mécanique de la fracture : facteurs d'intensité de contrainte (K), taux de libération d'énergie (G) ou critère J-intégral, conjointement avec la résistance du matériau (tenacité à la fracture K_IC ou courbe R). La croissance en fatigue suit souvent des lois empiriques (p. ex. loi de Paris) où le taux de croissance dépend de l'amplitude du facteur d'intensité cyclique ; l'environnement peut permettre une croissance sous-critique (corrosion sous contrainte).

Démonstration

Une petite fissure de fatigue dans une jonction chevauchante de fuselage d'avion qui croît de manière incrémentale à chaque cycle de vol selon une relation de type Paris jusqu'à ce que K atteigne une valeur critique et qu'une rupture instable se produise.

Mauvaise application

Modéliser la croissance de fissure comme si le matériau restait purement élastique linéaire alors que des déformations plastiques importantes, des mécanismes d'écranage de la pointe (shielding) ou d'écrouissage modifient la force motrice et le taux de croissance.

Conséquence

Comprendre et prédire la propagation permet d'estimer la durée de vie restante, de définir des intervalles d'inspection, de concevoir des dispositifs d'arrêt de fissure et de choisir des matériaux ou traitements pour ralentir la croissance (contraintes résiduelles de compression en surface, revêtements, contrôle de l'environnement).

Inversion

Arrêt ou cicatrisation de fissure : conditions pour lesquelles une fissure cesse de croître (p. ex. réduction du facteur d'intensité sous le seuil, contraintes résiduelles compressives, émoussé de la pointe, cicatrisation environnementale ou fermeture de fissure) inversant ainsi la tendance à l'extension.

Limite

Se réfère à la croissance de fissures ou défauts préexistants ; exclut la phase d'initiation (nucléation de la première microfissure) même si initiation et propagation sont liées ; s'applique à des échelles allant de fissures microscopiques contrôlées par l'hétérogénéité microstructurale à de grandes fissures décrites par la mécanique de la fracture continue.

Tension sémantique

Tension avec le terme « rupture » (qui désigne souvent la défaillance instable finale) et avec « fatigue » (qui insiste sur la sollicitation cyclique) — la propagation de fissure peut être sous-critique (lente) ou déboucher sur une rupture rapide, donc la classification dépend de l'échelle temporelle et du mécanisme moteur.

Synthèse

La propagation de fissure est l'extension dépendante du temps d'un défaut existant, régie par la mécanique de la fracture et modulée par la résistance matérielle et l'environnement ; prédire son taux et ses conditions d'arrêt est central pour l'évaluation de l'intégrité et la gestion de la durée de vie.