Concentration de contrainte, prévision de durée de vie en fatigue

Le calcul en fatigue des assemblages vissés de grandes dimensions, tels que l’on en rencontre sur les vérins à bouchons filetés ou les accumulateurs hydrauliques par exemple, peut nécessiter de prendre en compte la plasticité à fond de filet au cours du cycle de contrainte.

L’objectif de ces travaux était donc de mettre au point une méthodologie de calcul en fatigue des assemblages vissés intégrant la déformation plastique cyclique à fond de filet, en envisageant la possibilité de l’appliquer dans un module de post-traitement de la fatigue, après une analyse par éléments finis.

Différentes approches ont été envisagées, le principe étant de reprendre des résultats d’essais de fatigue obtenus lors d’études antérieures sur un cas industriel pour mettre à l’épreuve les méthodes actuelles de calcul qui prennent en compte la plasticité cyclique :

• calcul de la contrainte stabilisée à fond d’entaille par la méthode « stationnaire » développée au laboratoire de mécanique des solides (LMS) de l’École polytechnique  ;

• approche locale élastoplastique (courbe d’écrouissage cyclique, courbe de Manson-Coffin) avec prise en compte d’éventuelles précharges, ou contraintes moyennes à l’aide des corrections de Morrow ou de Smith-Watson-Topper  ;

• post-traitements en fatigue existant dans les codes de calcul (Abaqus par exemple).

Il était également envisagé de valider la méthode sur un cas simple (entaille unique). C’est cette validation qui est présentée ci-dessous.