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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 1090-2+A1 d'octobre 2011 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1090-2 (P22-101-2) : Exécution des structures en acier et des structures en aluminium - Partie 2 : Exigences techniques pour les structures en acier" Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1807 (septembre 2018).
RÉSUMÉ
Les calculs en fatigue des assemblages de pièces minces travaillant en matage-cisaillement conduisent à la conclusion qu’il est possible d’augmenter de façon conséquente la durée de vie en installant une précontrainte suffisante de pré-serrage. Aucune méthode de prédiction fiable n’existe à ce jour. Par contre, des résultats expérimentaux, grandeur nature ou portant sur des essais sur éprouvettes, ont permis l’élaboration d’une méthode simple facilitant la détermination de la force de précontrainte à appliquer. La répartition des efforts entre les fixations d’un assemblage, le problème de la stabilité d’un système vis-écrou ou la perte d’adhérence sous la tête et dans les filets sont des paramètres qui conditionnent également les causes de desserrage.
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-
Jean GUILLOT : Professeur Émérite Institut national des Sciences Appliquées de Toulouse (INSAT)
INTRODUCTION
Dans la première partie [BM 5 564], nous avons présenté le dimensionnement à la rupture des assemblages travaillant en cisaillement. Nous avons également présenté les assemblages travaillant par adhérence et traité du calcul du transfert de charge entre les rangées de fixations d'un éclissage, en montrant la complexité du problème, lorsque le serrage des boulons est important et que le transfert de charge par frottement qui en découle n'est plus négligeable.
Dans cette deuxième partie, nous traitons plus particulièrement du calcul en fatigue des assemblages travaillant en matage-cisaillement, puis nous montrons que l'on peut augmenter considérablement la durée de vie en installant une précontrainte suffisante. Ce problème essentiel est actuellement peu connu, et il n'existe pas de méthode de prédiction éprouvée. Par contre, des résultats expérimentaux récents montrent de façon évidente que l'on peut multiplier la durée de vie par dix, voire par cent, en appliquant un serrage approprié du boulon et nous proposons une méthode simple de détermination de la force de précontrainte à installer.
Pour compléter cette présentation, nous traitons du calcul de la répartition des charges entre les fixations dans le cas d'une disposition et d'un chargement quelconques ainsi que du problème de la stabilité de l'assemblage.
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3. Stabilité des assemblages
Les assemblages dont nous avons traité dans ce fascicule sont particulièrement sensibles au problème du dévissage spontané. En effet, les efforts appliqués dans le plan de l'assemblage tendent à faire glisser les pièces l'une par rapport à l'autre, et, sous des sollicitations alternées ou répétées, si l'amplitude du déplacement est suffisante et en l'absence de système de freinage efficace, le desserrage spontané est inévitable, ce qui va entraîner la ruine prématurée de l'assemblage.
3.1 Stabilité d'un système vis-écrou précontraint
3.1.1 Rappel : condition d'équilibre
Lorsque l'on serre une liaison par boulon (ou par vis) du fait du frottement entre les filets et sous l'écrou, le système prend une position d'équilibre stable (à F = 0).
En effet, pour obtenir une précontrainte Q qui va comprimer les pièces l'une sur l'autre et qui va tendre la tige de la vis, il faut appliquer à l'écrou un couple de serrage C s tel que (figure 25) :
avec :
- Ct :
- couple de frottement sous l'écrou (ou sous la tête de la vis, si le serrage se fait par la vis),
- Cu + Cf :
- couple induit par les actions des filets de la vis sur l'écrou.
-
Expression de Ct
Pour un écrou (ou une tête) avec appui plan :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AFNOR-NF EN 1090-2 - Assemblages par boulons injectés. - (2008).
-
(2) - ANDRIAMAMPIANINA (J.) - Optimisation des assemblages de plaques minces par boulons ajustés sans jeu. - Doctorat de l'Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse, 6 déc. 1991.
-
(3) - ARIBERT (J.M.), MACHALY (E.S.) - Comportement à la rupture d'assemblages excentriques par boulons à haute résistance. - Construction métallique, no 3, p. 18-32 (1974).
-
(4) - AZIZ (H.) - Étude du dévissage spontané des assemblages boulonnés. - Doctorat de l'Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse. Génie mécanique, mars 2003.
-
(5) - BERTAUX (J.) - Les assemblages mécaniques en aéronautique civile : tendances actuelles et perspectives. - Les assemblages mécaniques Cetim 3G27, p. 133-147 (1995).
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