This thesis describes a novel approach to the analysis of fatigue crack closure phenomena. Based on the proposed model, the combined effect of residual plastic stretch, asperity mismatch, and corrosion debris on the closure behavior of a fatigue crack can be simulated by a hypothetical rigid insert located in an ideal crack wake. Ac- cordingly, the crack closing period can be modeled by a gradual contact between the ideal crack faces and the rigid insert.

The formulation of the model results in a set of equations which can predict the closure load as well as the load-CMOD characteristics using the residual CMOD at zero load as a unique experimental input. Based on the initial model, the final form of the derived equations are either logarithmic or quadratic. While the latter can be solved directly for the closure load, the former requires a numerical solution.

The model qualitatively predicts the effect of gradual crack wake removal on the crack closure load level and the load-CMOD behavior. It also accounts for the response of a cracked component to an anomalous crack wake formed by single or block overloads.

The model is verified, both qualitatively and quantitatively, using specifically designed experimental techniques, a variety of specimen sizes, and two different alloys.

Cette thèse décrit une nouvelle approche pour l'analyse du phénomène de fermeture de fissure de fatigue. Sur la base du modèle proposé, les effets combinés de l'allongement plastique résiduel, la désadaption due à la surélévation de surface et les débris dus à la corrosion sur le comportement de fermeture d'une fissure de fatigue peuvent être simulés par une insertion hypothétique rigide située dans la trainée de la fissure. Conséquemment, l'entière durée de la fermeture de fissure peut-être modelée par un contact graduel entre les faces idéales de la fissure et de l'insertion rigide.

De la formulation de ce modèle découle un ensemble d'équations permettant de prédire la charge de fermeture ainsi que les caractéristiques de la Charge-CMOD en utilisant le CMOD résiduel au point de charge nulle comme unique paramètre expérimental. Sur la base du modèle initial, la forme finale des équations obtenues est soit logarithmique ou quadratique. Cette dernière peut être résolue directement pour la charge de fermeture;​ cependant les équations de forme logarithmique requièrent une solution numérique.

Ce modèle prédit qualitativement les effets d'un enlèvement graduel de la trainéc de la fissure sur le niveau de charge de fermeture de la fissure et du comportement de la Charge-CMOD. Il tient aussi compte de la réaction d'un composant fissuré due à une trainée de fissure anormale formée par une simple surcharge ou une séquence de ces même surcharges.

Le modèle est vérifié, qualitativement ainsi que quantitativement, à l'aide de techniques expérimentales spécialement dévelopes, une variété de dimensions des spécimens et de deux différents alliages.