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RÉSUMÉ
Parmi la grande diversité géométrique des assemblages soudés, le concepteur doit retenir une liaison soudée offrant le meilleur compromis technico-économique. Dans ce but, il doit tenir compte de divers facteurs, qui sont les modes de défaillance potentiels, les conditions de fabrication, et enfin les impératifs d’examen non destructif. Cet article étudie les particularités du comportement élastique des assemblages soudés sous charge statique afin d’en faire ressortir les points sensibles sous chargement variable. Il se termine en décrivant le mécanisme d’adaptation plastique offert par la plupart des métaux et alliages, et comment on peut en tirer parti dans le cadre d’une construction soudée.
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Alain MICHEL : Ingénieur CNAM et ESSA - Expert, chargé de cours, retraité - Institut de soudure industrie, Villepinte, France - École supérieure du soudage et de ses applications, Yutz, France
INTRODUCTION
La liaison par soudage/brasage de deux éléments structurels de forme donnée doit naturellement amener le concepteur à rechercher quel type d’assemblage soudé est le plus approprié à la situation. Sur le plan technique, le choix est, en principe, conditionné par la connaissance de divers facteurs parmi lesquels :
-
les efforts en transit ou plus précisément la forme des lignes isostatiques relatives à un chargement donné ;
-
les modifications structurales locales éventuelles générées sur le matériau ;
-
les inévitables contraintes résiduelles et imperfections géométriques résultant de l’opération de soudage.
Après avoir donné dans un premier article Pièces mécaniques soudées – Rappels et définitions [BM 5 185], les rappels et les définitions des pièces mécaniques soudées, ce second article se propose d’étudier les particularités du comportement élastique des assemblages soudés, afin d’éviter les endommagements prématurés en service sous charges statiques ou variables et de tirer parti du mécanisme d’adaptation plastique qui est offert par la plupart des métaux et alliages et qui est garant de la tenue mécanique de la liaison.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1999 par Alain MICHEL
- Version archivée 2 de oct. 2006 par Alain MICHEL
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Équilibre élastique des assemblages soudés
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4. Glossaire et acronyme
Contrainte principale ; Principal stress
Valeur de la contrainte normale (positive ou négative) observable selon une direction dans laquelle le cisaillement est nul. Dans un milieu élastique 3D, trois contraintes principales existent (σ 1 , σ 2 , σ 3), et leur désignation conventionnelle est : σ 1 > σ 2 > σ 3 .
Ligne isostatique ; Isostatic line
Ligne telle que la tangente en tout point est dirigée suivant l’une des contraintes principales. En 2D, les lignes isostatiques forment un réseau de courbes orthogonales.
Ligne isocline ; Isoclinal line
Ligne telle qu’en tout point la contrainte principale fait un angle constant avec une direction donnée. En photoélasticimétrie, les lignes isoclines permettent d’obtenir les lignes isostatiques.
Ligne iso-
; Iso-σ 1 line
Lieu des points où la contrainte principale maxi (σ 1) présente la même valeur numérique.
Gougeage ; Root gouging
Élimination locale de métal à l’aide d’un procédé mécanique (meulage) ou thermique (arc-air).
Zone fondue ; WeldMetal
En soudage par fusion, zone dans laquelle le métal (ou l’alliage) a été porté momentanément à l’état liquide (bain de fusion) et présente après refroidissement à l’ambiante une structure de solidification, éventuellement modifiée par un (ou des) cycle(s) thermique(s) ultérieur(s) de réchauffage + refroidissement en relation avec des dépôts multi-passes.
Zone affectée thermiquement ; Heat Affected Zone
En soudage, zone dans laquelle le métal (ou l’alliage) de base a été chauffé momentanément à une température suffisamment élevée pour qu’une modification significative de ses constituants (nature, grosseur, forme) puisse apparaître au chauffage et/ou refroidissement.
Métal de base ; Base Metal
Zone dans laquelle les constituants...
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Glossaire et acronyme
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COKER (E.G.), LEVI (R.), RUSSEL (R.) - The stresses in fusion joints. - Journal of the AWS, p. 26-31, juin 1934.
-
(2) - BIERETT (G.), GRÜNING (G.) - Spannungszustand und Festigkeit von Stirnkehlnahtverbindungen. - Der Stahlbau, p. 169-173, oct. 1933.
-
(3) - GOELZER - * - Génie civil (1929).
-
(4) - FEDER (D.) - Spannungsoptische und theoretischeUntersuchungenzurKraftverteilung in Kelhnaht laschenverbindungen. - Thèse de Doctorat, Univ. Techn. de Stuttgart (1967).
-
(5) - SOLAKIAN (A.G.) - Effect of weld penetration on stresses in fillet weld joints. - Welding Research Activities, p. 13-16, sept. 1936.
-
(6) - MADDOX (S.J.) - Fatigue strength of welded structures. - Abington publishing, 2nd ed., 208 p (1991).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – Partie 1-1 : règles générales et règles pour les bâtiments - NF EN 1993-1-1 - 10-05
-
Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – Partie 1-8 Assemblages – AFNOR - NF EN 1993-1-8 - 12-05
-
Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures - BS 7910 - 2013
Décret n° 99-1046 du 13 décembre 1999 relatif aux équipements sous pression.
HAUT DE PAGE2.1 Laboratoires de recherche – Écoles – Veille documentaire
Institut de soudure, Espace Cormontaigne, 57970 Yutz http://www.isgroupe.com
Cetim, 52 avenue Félix Louat, 60304 Senlis Cedex http://www.cetim.fr
Association française de mécanique, groupe scientifique et technique « simulation numérique du soudage », 39/41 rue Louis Blanc, 92400 Courbevoie http://www.afm.asso.fr
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