Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L’assemblage par soudage des matériaux métalliques constitue une source de modification des lignes isostatiques, ainsi que du comportement mécanique local du matériau au travers des liaisons mises en œuvre.
L’article précise les méthodologies applicables au dimensionnement par calcul des assemblages soumis à chargement variable, et la vérification de la nocivité des défauts hors des tolérances habituelles de fabrication. Cette présentation, qui porte en particulier sur les aciers, ainsi que sur les alliages d’aluminium, et qui fait largement appel aux documents normatifs issus du domaine de la construction, se veut complète, explicative et actualisée.
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Alain MICHEL : Ingénieur CNAM et ESSA - Expert, ex-chargé de cours - Institut de Soudure Industrie, Villepinte, France - École Supérieure du Soudage et de ses Applications, Yutz, France
INTRODUCTION
Une large part de pièces mécaniques, parmi lesquelles celles dont la fonction est la transmission d’un mouvement, se trouvent soumises en service à des efforts variables, ce qui expose les assemblages soudés à un mode de défaillance par fissuration progressive en fatigue.
Le dimensionnement d’un assemblage soudé sous charge variable constitue, de la sorte, la phase finale de la conception d’une pièce mécanique. Cette vérification qui est souvent négligée, voire ignorée, est fréquemment à l’origine de désordres prématurés en service, lourds de conséquences pour les sociétés productrices et utilisatrices de l’équipement endommagé.
Dans cet article, sont abordés la justification du dimensionnement des assemblages soudés soumis à charges variables au cours de la phase de conception d’une structure, ainsi que la vérification d’aptitude à l’emploi de cette même structure en fonctionnement, et sur laquelle le contrôle non destructif fait apparaître des assemblages soudés comportant des défauts à caractère évolutif qui sont alors identifiés et caractérisés.
Il est essentiel de noter que l’article ne peut se substituer à un code de dimensionnement. Il se fixe comme principal objectif de préciser les méthodologies utilisables concernant les analyses à mettre en œuvre vis-à-vis de la fatigue d’une part, et de la nocivité des défauts d’autre part, dans un contexte de construction de structures soudées à vocation mécanique.
Le lecteur trouvera en fin d’article un tableau des sigles et symboles utilisés.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
acier fatigue alliages d'aluminium Construction mécanique soudage défaut joints soudés Assemblage (soudage)
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2018 par Alain MICHEL
DOI (Digital Object Identifier)
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Sigles et symboles4. Glossaire
Contrainte de membrane ; Membrane Stress
Dans une paroi soumise à une évolution de contrainte normale selon son épaisseur, valeur moyenne obtenue à l’issue d’une linéarisation.
Contrainte de flexion ; Bending Stress
Dans une paroi soumise à une évolution de contrainte normale selon son épaisseur, valeur de la demi-différence des quantités extrêmes obtenues à l’issue d’une linéarisation.
Contrainte primaire ; Primary Stress
Contrainte (normale ou tangentielle) résultant d’un chargement mécanique et ne pouvant, de ce fait, se limiter d’elle-même.
Contrainte secondaire ; Secondary Stress
Contrainte (normale ou tangentielle) résultant d’une déformation différentielle (mécanique ou thermique) et susceptible de se limiter d’elle-même par le comportement plastique du matériau.
Contrôle Non Destructif (CND) ; Non Destructive Testing
Méthode physique d’examen en vue de la détection d’une solution de continuité dans un matériau.
L’examen peut être :
-
superficiel tel que le visuel (VT), ou le ressuage coloré (RT) ;
-
superficiel/sous cutané tel que l’aimantation (MT) ;
-
interne (ou de compacité) tel que le rayonnement ionisant (RT) ou ultrasonore (UT et ses variantes : TOFD, Phased Array).
Discontinuité de racine ; Root Discontinuity
Dans le cas des assemblages à cordons ou non totalement pénétrés : reliquat d’interface qui résulte du contour initial des éléments en contact et qui subsiste à la racine du (des) cordon(s) après leur exécution.
Eurocodes ; Eurocodes
Ensemble de documents normatifs (NF EN 199x) définissant les règles de conception-calcul des structures.
Limite (ou palier) d’endurance ; Constant Amplitude Fatigue Limit
En fatigue sous étendue de contrainte constante : étendue de contrainte en dessous de laquelle l’endommagement est très peu probable.
Over-stressing ; Over-stressing
Séquence chronologique de chargement de blocs d’étendue de contrainte consistant à commencer par l’application du bloc d’étendue de contrainte la plus élevée pour terminer par la plus faible.
Racine ; Root of weld
Région...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CETIM - Éléments de calcul des appareils de levage suivant les règles FEM 1.001 - (1998).
-
(2) - HOBBACHER (A.), BAUMGARTNER (J.) - Recommendations for fatigue design of welded joints and components. - A. International Institute of Welding Paris (2014). PDF disponible en ligne https://content.e-bookshelf.de/media/reading/L-23572313-6973a397a2.pdf
-
(3) - AWS - Structural Welding Code – Steel. - D1.1/D1.1M American National Standard 18th edition American Welding Society (2002).
-
(4) - HUSSAIN (M.) - BS 7910 – Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures. - British Standards Institution (2019). PDF disponible en ligne https://www.academia.edu/103238577/BS_7910_Guide_to_methods_for_assessing_the_acceptability_of_flaws_in_metallic_structures
-
(5) - SEDLACEK (G.), FELDMANN (M.), KÜHN (B.) et al - Commentary and worked examples to EN 1993-1-10 “Material toughness and through thickness properties” - and Other Toughness Oriented Rules in EN 1993....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Pièces mécaniques soudées. Fontes, alliages de cuivre, de nickel de titane ou de zirconium.
-
Pièces mécaniques soudées. Dimensionnement des assemblages sous chargement statique.
-
Pièces mécaniques soudées – Conception et dimensionnement statique des composants soudés.
-
Pièces mécaniques soudées – Contraintes résiduelles induites et traitements applicables.
-
Pièces mécaniques soudées – Conception des assemblages élémentaires.
-
...
NORMES
-
Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – Partie 1-9 : fatigue - AFNOR NF EN 1993-1-9 - Décembre 2005
-
Soudages et techniques connexes – Classification des défauts géométriques dans les soudures des matériaux métalliques – Partie 1 : soudage par fusion - AFNOR NF EN ISO 6520-1 - Septembre 2017
-
Eurocode 9 – Calcul des structures en aluminium – Partie 1-3 : structures sensibles à la fatigue - AFNOR NF EN 1999-1-3 - Septembre 2017
-
Soudage – Assemblages en aluminium et alliages d’aluminium soudés à l’arc – Niveaux de qualité par rapport aux défauts - AFNOR NF EN ISO 10042 - Juillet 2018
-
Fatigue design of offshore steel structures - DNV-RP-C203 - Octobre 2011
-
Fitness-For-Service - API 579-1/ASME FFS-1 - Septembre 2025
ANNEXES
Décret n° 99-1046 du 13 décembre 1999 relatif aux équipements sous pression.
HAUT DE PAGE
Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Institut de Soudure
Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
CETIM
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