1. Introduction
Les joints métalliques sont largement utilisés dans l'aérospatiale, le nucléaire, la pétrochimie et d'autres secteurs, et leurs performances influent directement sur la sécurité et la fiabilité des équipements. Cependant, dans des conditions extrêmes telles que les hautes températures, les hautes pressions et une forte corrosion, les joints métalliques sont soumis à des contraintes complexes et à des facteurs environnementaux importants, et sont susceptibles de se rompre, entraînant des fuites ou même des accidents catastrophiques. Par conséquent, une étude approfondie du mécanisme de défaillance des joints métalliques dans des conditions extrêmes et l'établissement d'un modèle précis de prédiction de leur durée de vie sont essentiels pour garantir le fonctionnement sûr des équipements.
2. Mécanisme de défaillance des joints métalliques dans des conditions extrêmes
Le mécanisme de défaillance des joints métalliques dans des conditions extrêmes est complexe et diversifié, et comprend principalement les éléments suivants :
2.1 Rupture par fatigue : Sous l’effet de charges alternées, des fissures se forment à la surface ou à l’intérieur du joint métallique et se propagent progressivement, jusqu’à rupture. La rupture par fatigue est l’un des modes de défaillance les plus fréquents des joints métalliques.
2.2 Rupture par fluage : Sous l’effet d’une température élevée et d’une contrainte continue, le joint métallique subit une lente déformation plastique, qui finit par entraîner sa rupture. La rupture par fluage est le principal mode de défaillance des joints métalliques en environnement à haute température.
2.3 Fissuration par corrosion sous contrainte : Sous l’action combinée de contraintes de traction et d’un milieu corrosif, des fissures se forment à la surface des bagues d’étanchéité métalliques et se propagent rapidement, entraînant une rupture fragile. La fissuration par corrosion sous contrainte est le principal mode de défaillance des bagues d’étanchéité métalliques en milieu corrosif.
2.4 Autres formes de défaillance : Cela comprend également l'usure, l'usure par frottement, la fragilisation par l'hydrogène et d'autres formes de défaillance.
3. Modèle de prédiction de la durée de vie des bagues d'étanchéité métalliques
Afin de prédire avec précision la durée de vie des bagues d'étanchéité métalliques, les chercheurs ont proposé divers modèles de prédiction de durée de vie, notamment :
3.1 Modèle de prédiction de durée de vie basé sur la mécanique de la rupture : Ce modèle est basé sur la théorie de la mécanique de la rupture élastique linéaire ou de la mécanique de la rupture élasto-plastique et prédit la durée de vie des bagues d'étanchéité métalliques en analysant le comportement de propagation des fissures.
3.2 Modèle de prédiction de durée de vie basé sur la mécanique des dommages : Ce modèle considère le processus d'endommagement des bagues d'étanchéité métalliques comme un processus continu et prédit sa durée de vie en établissant une équation d'évolution des dommages.
3.3 Modèle de prédiction de durée de vie basé sur l'apprentissage automatique : Ce modèle utilise des algorithmes d'apprentissage automatique pour établir un modèle de prédiction de durée de vie pour les bagues d'étanchéité métalliques en analysant une grande quantité de données expérimentales.
4. Conclusion et perspectives
Le mécanisme de défaillance des joints métalliques en conditions de fonctionnement extrêmes est complexe et leur durée de vie doit être estimée en tenant compte de multiples facteurs. Des recherches complémentaires devront être menées :
4.1 Étude approfondie du mécanisme de défaillance des joints métalliques sous couplage multi-champs.
4.2 Développer un modèle de prédiction de durée de vie plus précis pour améliorer la précision et la fiabilité des prédictions.
4.3 Développer une technologie de surveillance de l'état de santé des joints métalliques afin de permettre une surveillance en temps réel et une alerte précoce de leur état de fonctionnement.
Date de publication : 7 février 2025