Vendredi 18 mai dernier, Quentin Pierron, doctorant à l'ENSTA ParisTech, a soutenu sa thèse intitulée "Caractérisation de la fatigue des assemblages soudés soumis à des chargements à amplitude variable".
Mots clés : Fatigue, structures soudées à l’arc, chargement à amplitude variable, cumul d’endommagement, auto-échauffement
Résumé de la thèse :
Dans le monde de l'automobile, les ingénieurs conçoivent des pièces de plus en plus légères pour répondre aux nouvelles normes de dépollution. En particulier, les pièces soudées à l’arc de la Liaison Au Sol (LAS) qui soutiennent une part du poids des véhicules doivent tenir à la fatigue malgré des épaisseurs de tôle relativement fines. Pour dimensionner les assemblages soudés, des chargements à amplitude constante sont utilisés : à la fois pour la caractérisation à la fatigue des matériaux et des assemblages mais aussi dans les calculs de champs mécaniques. Toutefois, les chargements réels vus par les pièces en service leurs sont différents. Les cahots sur la route, les virages et les freinages induisent des efforts dont l’évolution temporelle est complexe. Plusieurs modèles prédisent la durée de vie sous un chargement complexe à partir de chargement à amplitude constante. Parmi ces modèles, le modèle de cumul linéaire considère que l’endommagement créé par un cycle de chargement est indépendant du chargement qui le précède. Les résultats de la littérature contredisent cette hypothèse. Cette dernière peut induire des erreurs de dimensionnement importantes. Des modèles de cumul d’endommagement alternatifs de la littérature sont alors évalués. De plus, des essais sur structures soudées minces sont mis en oeuvre pour compléter les résultats expérimentaux disponibles et ainsi contribuer à la compréhension du cumul d’endommagement sous chargements à amplitude variable. Un soin particulier a été pris pour concevoir, instrumenter, modéliser et comprendre ces essais. Les effets de déformée due au soudage et de maintien des éprouvettes sont analysés et pris en compte. Des mesures de champ de température sont utilisées pour identifier la dissipation qui permet un suivi indirect de l’endommagement. C’est une extension de la méthode de caractérisation de la limite d’endurance par auto-échauffement à l’endurance limitée des structures soudées sous chargement à amplitude variable. Les essais révèlent deux phénomènes de cumul d’endommagement non linéaire à effets contraires. D’une part, les surcharges créent des contraintes résiduelles de compression qui augmentent la durée de vie des assemblages soudés. D’autre part, la répétition des surcharges empêche l’adaptation locale. À la lumière de ces essais, des préconisations sont finalement données pour les chargements de fatigue et les modèles de cumul d’endommagement adaptés aux structures soudées.
Composition du Jury :
- M. Habibou Maitournam, école nationale supérieure de techniques avancées, Directeur de thèse
- M. Franck Morel, Arts et Métiers ParisTech campus Angers, Rapporteur
- M. Cédric Doudard, ENSTA Bretagne, Institut de recherche Dupuy de Lôme, Rapporteur
- M. Andrea Bernasconi, Politecnico di Milano, Dipartimento di Meccanica, Examinateur
- M. Patrick Le Tallec, École Polytechnique, Laboratoire de Mécanique des Solides, Examinateur
- M. Bastien Weber, Arcelor Mittal, Maizières Automotive Products, Examinateur
- Mme Ida Raoult, Groupe PSA, Centre Technique Vélizy, CoDirecteur de these
- M. Benoit Delattre, Groupe PSA, Centre Technique Vélizy