Bibliographie & annexes
Présentation
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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 1090-2+A1 d'octobre 2011 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1090-2 (P22-101-2) : Exécution des structures en acier et des structures en aluminium - Partie 2 : Exigences techniques pour les structures en acier" Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1807 (septembre 2018).
RÉSUMÉ
Les calculs en fatigue des assemblages de pièces minces travaillant en matage-cisaillement conduisent à la conclusion qu’il est possible d’augmenter de façon conséquente la durée de vie en installant une précontrainte suffisante de pré-serrage. Aucune méthode de prédiction fiable n’existe à ce jour. Par contre, des résultats expérimentaux, grandeur nature ou portant sur des essais sur éprouvettes, ont permis l’élaboration d’une méthode simple facilitant la détermination de la force de précontrainte à appliquer. La répartition des efforts entre les fixations d’un assemblage, le problème de la stabilité d’un système vis-écrou ou la perte d’adhérence sous la tête et dans les filets sont des paramètres qui conditionnent également les causes de desserrage.
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Jean GUILLOT : Professeur Émérite Institut national des Sciences Appliquées de Toulouse (INSAT)
INTRODUCTION
Dans la première partie [BM 5 564], nous avons présenté le dimensionnement à la rupture des assemblages travaillant en cisaillement. Nous avons également présenté les assemblages travaillant par adhérence et traité du calcul du transfert de charge entre les rangées de fixations d'un éclissage, en montrant la complexité du problème, lorsque le serrage des boulons est important et que le transfert de charge par frottement qui en découle n'est plus négligeable.
Dans cette deuxième partie, nous traitons plus particulièrement du calcul en fatigue des assemblages travaillant en matage-cisaillement, puis nous montrons que l'on peut augmenter considérablement la durée de vie en installant une précontrainte suffisante. Ce problème essentiel est actuellement peu connu, et il n'existe pas de méthode de prédiction éprouvée. Par contre, des résultats expérimentaux récents montrent de façon évidente que l'on peut multiplier la durée de vie par dix, voire par cent, en appliquant un serrage approprié du boulon et nous proposons une méthode simple de détermination de la force de précontrainte à installer.
Pour compléter cette présentation, nous traitons du calcul de la répartition des charges entre les fixations dans le cas d'une disposition et d'un chargement quelconques ainsi que du problème de la stabilité de l'assemblage.
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Répartition des efforts entre les fixations d'un assemblage à chargement excentré
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1. Dimensionnement en fatigue
Dans le cas du dimensionnement en fatigue des assemblages aéronautiques travaillant en matage-cisaillement, réalisés avec des boulons montés avec un très faible jeu ou avec interférences, le calcul classique ne prend pas en compte la précontrainte des boulons, même si les manuels d'installation préconisent des couples de serrage importants .
Lorsque les boulons sont montés ajustés avec un faible jeu et que les surfaces de contact sont telles que les coefficients de frottement aux interfaces sont grands (0,2 à 0,5), négliger la précontrainte de serrage ne nous paraît pas convenable. En effet, elle modifie de manière importante l'état de contrainte dans la zone critique des pièces, située autour du trou de passage du boulon. Une partie de l'effort transféré par matage, proportionnelle à la précontrainte installée, est alors transférée par frottement aux interfaces.
Des travaux déjà anciens , réalisés dans notre laboratoire ont montré que, pour une liaison à une seule rangée de boulons, lorsqu'on considérait la contrainte équivalente de von Mises maximale dans l'assemblage, celle-ci pouvait être fortement réduite par l'installation d'une précontrainte appropriée du boulon. De ces travaux réalisés avec des chargements statiques, on pouvait alors simplement émettre l'hypothèse qu'un assemblage précontraint devrait être plus résistant en fatigue qu'un assemblage faiblement serré, sans que l'on puisse dire que la précontrainte qui minimisait la contrainte de von Mises maximale était aussi celle qui assurait une durée de vie maximale à la pièce.
À la même époque, des travaux expérimentaux réalisés...
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Dimensionnement en fatigue
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AFNOR-NF EN 1090-2 - Assemblages par boulons injectés. - (2008).
-
(2) - ANDRIAMAMPIANINA (J.) - Optimisation des assemblages de plaques minces par boulons ajustés sans jeu. - Doctorat de l'Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse, 6 déc. 1991.
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(3) - ARIBERT (J.M.), MACHALY (E.S.) - Comportement à la rupture d'assemblages excentriques par boulons à haute résistance. - Construction métallique, no 3, p. 18-32 (1974).
-
(4) - AZIZ (H.) - Étude du dévissage spontané des assemblages boulonnés. - Doctorat de l'Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse. Génie mécanique, mars 2003.
-
(5) - BERTAUX (J.) - Les assemblages mécaniques en aéronautique civile : tendances actuelles et perspectives. - Les assemblages mécaniques Cetim 3G27, p. 133-147 (1995).
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