Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le calcul en fatigue des assemblages vissés de grandes dimensions peut nécessiter de prendre en compte la plasticité à fond de filet au cours du cycle de contrainte. Cet article aborde une méthodologie de calcul intégrant cette déformation, avec la possibilité de l’appliquer dans un module de post-traitement de la fatigue, après une analyse par éléments finis. Et il présente plus particulièrement la validation de cette méthode sur un cas simple constitué d'une entaille unique.
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Jean-François FLAVENOT : Ingénieur, Fatigue des composants mécaniques, Cetim, Senlis
INTRODUCTION
Le calcul en fatigue des assemblages vissés de grandes dimensions, tels que l’on en rencontre sur les vérins à bouchons filetés ou les accumulateurs hydrauliques par exemple, peut nécessiter de prendre en compte la plasticité à fond de filet au cours du cycle de contrainte.
L’objectif de ces travaux était donc de mettre au point une méthodologie de calcul en fatigue des assemblages vissés intégrant la déformation plastique cyclique à fond de filet, en envisageant la possibilité de l’appliquer dans un module de post-traitement de la fatigue, après une analyse par éléments finis.
Différentes approches ont été envisagées, le principe étant de reprendre des résultats d’essais de fatigue obtenus lors d’études antérieures sur un cas industriel pour mettre à l’épreuve les méthodes actuelles de calcul qui prennent en compte la plasticité cyclique :
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calcul de la contrainte stabilisée à fond d’entaille par la méthode « stationnaire » développée au laboratoire de mécanique des solides (LMS) de l’École polytechnique ;
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approche locale élastoplastique (courbe d’écrouissage cyclique, courbe de Manson-Coffin) avec prise en compte d’éventuelles précharges, ou contraintes moyennes à l’aide des corrections de Morrow ou de Smith-Watson-Topper ;
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post-traitements en fatigue existant dans les codes de calcul (Abaqus par exemple).
Il était également envisagé de valider la méthode sur un cas simple (entaille unique). C’est cette validation qui est présentée ci-dessous.
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Approche locale élastoplastique et la règle de Neuber1. Travaux réalisés
N’ayant pas eu la possibilité de mettre en œuvre la méthode « stationnaire », nous nous sommes orientés vers une validation de l’approche locale élastoplastique sur une entaille unique, dans le cas de l’acier 20MV6 qui avait déjà été caractérisé en fatigue lors d’études précédentes . De cette manière, on disposait des données « matériau » pour mettre en œuvre cette approche.
Le programme de travail a été le suivant.
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Réalisation d’essais de fatigue sur éprouvettes entaillées (Kt = 2,95) avec des chargements d’amplitude constante (les éprouvettes en acier 20MV6 sont prélevées dans les tubes filetés testés auparavant).
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Calcul prévisionnel de la durée de vie en fatigue à l’aide du logiciel « nSoft » (produit par nCode) qui met en œuvre l’approche locale élastoplastique et permet le calcul de la durée de vie à l’aide de la loi de cumul de dommage de Miner.
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Comparaison de la durée de vie prévue et de la durée de vie réelle d’amplitude constante.
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Essais de fatigue en chargement d’amplitude variable (spectre Carlos).
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Calcul de durée de vie en chargement d’amplitude variable avec le logiciel nSoft, ce qui implique la mise en œuvre d’une méthode de comptage des cycles (Rainflow) avant d’appliquer la loi de cumul de dommage de Miner.
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Comparaison de la durée de vie prévue et...
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Travaux réalisés
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HUTHER (I.) - Comportement en fatigue des assemblages vissés - . Rapport Cetim 1C0230 (1999).
-
(2) - FLAVENOT (J.F.), HUTHER (I.), BLONDEL (V.) - Assemblages vissés sollicités en fatigue, application aux fonds de vérins haute pression - . Rapport Cetim 1C0231 (2001).
-
(3) - DANG VAN (R.), MAITOURNAM (M.H.) - Steady-state flow in classical elastoplasticity : application to repeated rolling and sliding contact - . Journal Mech. Phys. Solides, 41 (11), p. 1691-1710 (1993).
-
(4) - LIEURADE (H.P.), TRUCHON (M.), FLAVENOT (J.F.) - La prévision de l’amorçage des fissures de fatigue à partir d’entailles - . Revue Française de Mécanique, no 1 (1992).
-
(5) - Données technologiques sur la fatigue - . Cetim (1980).
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