Bibliographie & annexes
Présentation
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 1999-1-3/A1 (P22-153/A1) de septembre 2012 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1999-1-3/NA (P22-153/NA) : Eurocode 9 - Calcul des structures en aluminium - Annexe Nationale à la NF EN 1999-1-3 : 2007 - Partie 1-3 : structures sensibles à la fatigue (Révision novembre 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2011 (Décembre 2020).
RÉSUMÉ
L’assemblage par soudage des matériaux métalliques constitue une source de modification des lignes isostatiques, ainsi que du comportement mécanique local du matériau au travers des liaisons mises en œuvre. L’article précise les méthodologies applicables au dimensionnement par calcul des assemblages soumis à chargement variable, et la vérification de la nocivité des défauts hors des tolérances habituelles de fabrication. Cette présentation, qui porte en particulier sur les aciers, ainsi que les alliages d’aluminium, et qui fait largement appel aux documents normatifs issus du domaine de la construction, se veut complète, explicative et actualisée.
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Lire l’articleABSTRACT
The welding of metal materials for assembly can result in modification of the isostatic lines and the local mechanical behavior of the material through the ties made. This article specifies the methodologies applicable to the calculation of assemblies subjected to variable loading, and the verification of the harmfulness of the defects outside the usual manufacturing tolerances. This presentation, which particularly concerns steels and aluminum alloys, and which makes extensive use of normative documents from the field of construction, endeavors to be complete, explanatory and up-to-date.
Auteur(s)
-
Alain MICHEL : Ingénieur CNAM et ESSA - Expert, chargé de cours - Institut de Soudure Industrie, Villepinte France - École Supérieure du Soudage et de ses Applications, Yutz, France
INTRODUCTION
Une large part de pièces mécaniques, parmi lesquelles celles dont la fonction est la transmission d’un mouvement, se trouvent soumises en service à des efforts variables, ce qui expose les assemblages soudés à un mode de défaillance par fissuration progressive en fatigue.
Le dimensionnement d’un assemblage soudé sous charge variable constitue de la sorte, la phase finale de la conception d’une pièce mécanique. Cette vérification souvent négligée est fréquemment à l’origine de désordres prématurés en service, lourds de conséquences dans les unités de production.
Dans les lignes qui suivent, sont abordés le dimensionnement des assemblages soudés soumis à charges variables, ainsi que la vérification d’aptitude à l’emploi des assemblages soudés comportant des défauts identifiés et caractérisés.
Il est essentiel de noter que l’article ne peut se substituer à un code de dimensionnement ; il se fixe comme principal objectif, de préciser les méthodologies utilisables concernant les analyses à mettre en œuvre vis-à-vis de la fatigue d’une part, et de la nocivité des défauts d’autre part dans un contexte de construction de structures soudées à vocation mécanique.
Le lecteur trouvera en fin d'article un tableau des sigles et symboles utilisés.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
fatigue | mechanical engineering | welding | defect | welded joints
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Présentation
Vérification d’aptitude à l’emploi d’assemblages soudés défectueux1. Dimensionnement en fatigue des assemblages soudés soumis a charges variables
1.1 Endommagement en fatigue – Étapes – Facteurs d’influence
Alors que sous chargement statique monotone croissant, l’endommagement interne d’un matériau métallique n’apparaît qu’après épuisement des possibilités de déformation plastique, c’est-à-dire très tardivement lorsque la tri-axialité est faible, l’endommagement en fatigue se manifeste à partir d’un seuil de variabilité de charge et se cumule au fil des cycles de chargement selon une chronologie en trois étapes :
-
amorçage d’une micro-fissure,
-
propagation (croissance stable) de la fissure,
-
rupture (croissance instable de la fissure) selon un mode ductile et/ou fragile.
En deçà d’un seuil de variabilité de charge, l’initiation d’un dommage sur une structure saine n’a pas lieu et un éventuel défaut plan préexistant ne se propage pas (défaut stable).
Par ailleurs, et alors que la seule connaissance de la contrainte équivalente et de la loi de comportement du matériau en traction (R p 0,2, R m, ∊ r) à une température donnée sont suffisantes pour déterminer si le système se trouve dans le domaine élastique ou plastique sous une charge statique, l’endommagement en fatigue des assemblages soudés met en jeu de nombreux facteurs qui sont classés et que l’on retrouve en partie sur la figure 1 :
-
Nombre de cycles appliqués : n ;
-
Sollicitation :
Comme la sollicitation évolue entre une valeur maximale et une valeur minimale, sa caractérisation requiert au moins deux paramètres :
-
une étendue de contraintes (ou variation d’amplitude de contrainte), qui se définit par la quantité :
![]()
-
et un rapport de charge, égal à :
![]()
Selon la variabilité...
-
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Dimensionnement en fatigue des assemblages soudés soumis a charges variables
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NF EN ISO 10042 - Soudage – Assemblages en aluminium et alliages d’aluminium soudés à l’arc – Niveaux de qualité par rapport aux défauts. - AFNOR, 19 p. (06-06).
-
(2) - FEM 1.001 - Section 1 – Règles pour calcul des appareils de levage – Cahier 3. - 3e édition révisée. MTPS, 72 p. (10-98).
-
(3) - IIS/IIW XIII2460-13/XV1440-13 - Recommendations for fatigue designof welded joints and components. - A. Hobbacher International Institute of Welding Paris, 164 p. (révisé en mai 2014).
-
(4) - AWS D1.1 - Structural Welding Code – Steel. - 18th edition American Welding Society, 502 p. (2002).
-
(5) - DNV RP C203 - Fatigue design of offshore steel structures. - Det Norske Veritas, 142 p. (avril 2010).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Décret n° 99-1046 du 13 décembre 1999 relatif aux équipements sous pression.
HAUT DE PAGE2.1 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Institut de Soudure, 90 rue des Vanesses, 93420 Villepinte
HAUT DE PAGE2.2 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Institut de Soudure, Espace Cormontaigne, 57970 Yutz
Cetim, 52 avenue Félix Louat, 60304 Senlis Cedex
HAUT DE PAGE
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