PREVISION DE LA DUREE DE VIE DES STRUCTURES SOLLICITEES EN FATIGUE MULTIAXIALE

Abstract

Prévoir le comportement des structures en fatigue est un atout de la conception, car pour être compétitive, l’étude doit être optimisée au plus juste afin de répondre à un cahier des charges toujours plus exigeant. L’avènement de plus en plus précoce de la fissuration par fatigue est aujourd’hui devenue un souci systématique dans toute démarche de dimensionnement. Dans cette étude nous proposons une méthodologie prédictive en nombre de cycles à la rupture en fatigue à endurances limitée et illimitée. La simulation mise au point est basée sur le critère de fatigue de Crossland, lequel transforme les sollicitations de fatigue en un chargement équivalent. Les tenseurs de contraintes, en chaque point de la structure, sont calculés par éléments finis en utilisant le code Ansys. Nous avons testé ce modèle pour un matériau fictif, dont les caractéristiques mécaniques sont proches d’un acier. Pour ce faire, nous avons retenu trois types de sollicitations composées : une traction monotone superposée à une traction alternée, une traction monotone superposée à une flexion alternée, et une traction monotone superposée à une torsion alternée. Pour chaque sollicitation, nous déterminons par éléments finis, la pression hydrostatique maximale au cours du cycle ainsi que la racine carrée du second invariant du tenseur des amplitudes de contraintes. Les caractéristiques mécaniques en fatigue sont déterminées à partir des courbes de Wöhler du matériau. Nous avons localisé les zones critiques de la structure et nous avons estimé aussi la durée de vie des éprouvettes sollicitées à ces chargements. Grâce à cette approche locale, nous avons pu distinguer les chargements qui provoquent des durées de vie illimitées et ceux qui engendrent des durées de vie limitées. Bien que notre modèle, n’ait pas été confronté aux essais expérimentaux, il reste un moyen simple et pratique de calcul en fatigue multiaxiale.