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Adaptation plastique des assemblages soudés
Pièces mécaniques soudées - Comportement élastique
BM5186 v3 Article de référence

Adaptation plastique des assemblages soudés
Pièces mécaniques soudées - Comportement élastique

Auteur(s) : Alain MICHEL

Relu et validé le 26 avr. 2021 | Read in English

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Présentation

1 - Équilibre élastique des assemblages soudés

2 - Adaptation plastique des assemblages soudés

3 - Conclusion

4 - Glossaire et acronyme

Sommaire

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RÉSUMÉ

Parmi la grande diversité géométrique des assemblages soudés, le concepteur doit retenir une liaison soudée offrant le meilleur compromis technico-économique. Dans ce but, il doit tenir compte de divers facteurs, qui sont les modes de défaillance potentiels, les conditions de fabrication, et enfin les impératifs d’examen non destructif. Cet article étudie les particularités du comportement élastique des assemblages soudés sous charge statique afin d’en faire ressortir les points sensibles sous chargement variable. Il se termine en décrivant le mécanisme d’adaptation plastique offert par la plupart des métaux et alliages, et comment on peut en tirer parti dans le cadre d’une construction soudée.

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Auteur(s)

  • Alain MICHEL : Ingénieur CNAM et ESSA - Expert, chargé de cours, retraité - Institut de soudure industrie, Villepinte, France - École supérieure du soudage et de ses applications, Yutz, France

INTRODUCTION

La liaison par soudage/brasage de deux éléments structurels de forme donnée doit naturellement amener le concepteur à rechercher quel type d’assemblage soudé est le plus approprié à la situation. Sur le plan technique, le choix est, en principe, conditionné par la connaissance de divers facteurs parmi lesquels :

  • les efforts en transit ou plus précisément la forme des lignes isostatiques relatives à un chargement donné ;

  • les modifications structurales locales éventuelles générées sur le matériau ;

  • les inévitables contraintes résiduelles et imperfections géométriques résultant de l’opération de soudage.

Après avoir donné dans un premier article Pièces mécaniques soudées – Rappels et définitions [BM 5 185], les rappels et les définitions des pièces mécaniques soudées, ce second article se propose d’étudier les particularités du comportement élastique des assemblages soudés, afin d’éviter les endommagements prématurés en service sous charges statiques ou variables et de tirer parti du mécanisme d’adaptation plastique qui est offert par la plupart des métaux et alliages et qui est garant de la tenue mécanique de la liaison.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-bm5186

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2. Adaptation plastique des assemblages soudés

2.1 État de l’assemblage brut de soudage

À l’état brut de soudage, le joint est le siège de diverses modifications qui affectent ce dernier à des niveaux distincts.

  • Géométrique :

    • globalement, suite aux déformations résultant du soudage (désalignement des éléments en particulier) ;

    • localement, en raison de la présence d’un cordon (convexité) et de ses imperfections (caniveau par exemple).

  • Métallurgique : le cycle thermique est générateur de structures (ZF, ZAT), dont les constituants présentent un comportement différent de celui du métal ou de l’alliage de base (MB) à la fois sur le plan chimique (corrosion) et mécanique (loi de comportement).

  • Équilibre interne : création (ou modification) du champ de contraintes résiduelles (internes et superficielles) sous l’effet des phénomènes thermomécaniques liés à la plasticité de dilatation et à la plasticité de transformation (voir Pièces mécaniques soudées [BM 5 190]).

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2.2 Condition de stabilité sous le chargement initial

Étant entendu que les assemblages soudés (à cordons ou par liaisons multiples locales) font l’objet, sous chargement, d’hétérogénéités de sollicitations s’accompagnant de concentrations de contraintes, il y a lieu de se préoccuper de leur comportement lors du premier chargement qui sera exercé sur la structure et qui correspondra en principe à la sur-sollicitation pendant l’essai contractuel de résistance.

Dans la mesure où les accidents de forme caractérisant les assemblages soudés peuvent se ramener à des discontinuités planes, la stabilité est obtenue en tout point singulier si les conditions suivantes sont satisfaites :

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - COKER (E.G.), LEVI (R.), RUSSEL (R.) -   The stresses in fusion joints.  -  Journal of the AWS, p. 26-31, juin 1934.

  • (2) - BIERETT (G.), GRÜNING (G.) -   Spannungszustand und Festigkeit von Stirnkehlnahtverbindungen.  -  Der Stahlbau, p. 169-173, oct. 1933.

  • (3) - GOELZER -   *  -  Génie civil (1929).

  • (4) - FEDER (D.) -   Spannungsoptische und theoretischeUntersuchungenzurKraftverteilung in Kelhnaht laschenverbindungen.  -  Thèse de Doctorat, Univ. Techn. de Stuttgart (1967).

  • (5) - SOLAKIAN (A.G.) -   Effect of weld penetration on stresses in fillet weld joints.  -  Welding Research Activities, p. 13-16, sept. 1936.

  • (6) - MADDOX (S.J.) -   Fatigue strength of welded structures.  -  Abington publishing, 2nd ed., 208 p (1991).

  • ...

NORMES

  • Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – Partie 1-1 : règles générales et règles pour les bâtiments - NF EN 1993-1-1 - 10-05

  • Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – Partie 1-8 Assemblages – AFNOR - NF EN 1993-1-8 - 12-05

  • Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures - BS 7910 - 2013

1 Réglementation

Décret n° 99-1046 du 13 décembre 1999 relatif aux équipements sous pression.

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2 Annuaire

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2.1 Laboratoires de recherche – Écoles – Veille documentaire

Institut de soudure, Espace Cormontaigne, 57970 Yutz http://www.isgroupe.com

Cetim, 52 avenue Félix Louat, 60304 Senlis Cedex http://www.cetim.fr

Association française de mécanique, groupe scientifique et technique « simulation numérique du soudage », 39/41 rue Louis Blanc, 92400 Courbevoie http://www.afm.asso.fr

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