PRÉFACE
La complexité croissante des systèmes et l’obligation de fiabilité, d’assurance qualité et de sûreté de fonctionnement des grands projets ont fait émerger de nouvelles techniques en matière de conception. La majorité des conceptions modernes de produit (équipements, structures, composants ou matériaux) doivent résoudre des problèmes de fatigue en premier lieu (plus de 80% des défaillances sont dues à un problème de Fatigue). Les applications concernent presque toutes les industries (spatiale, télécommunication, armement, nucléaire, énergie, transport). Le grand public (université, recherche, secteurs économiques) est aussi intéressé par le phénomène de la fatigue des matériaux. L’analyse classique de Fatigue (Courbes de Wohler et fatigue oligocyclique) traite uniquement de l’initiation de la fissure. La Mécanique de la Rupture est devenue depuis ces dernières années une composante fondamentale pour l’analyse de la propagation de la fissure quelque soit son origine (fatigue, corrosion, fluage, etc..). Des progrès significatifs ont été accomplis ces dernières années pour établir les fondements théoriques, expérimentaux et méthodologiques, pour valider et stabiliser les concepts et les modèles, et enfin pour développer les outils, normes, codes et procédures. L’apport de la technique numérique (éléments finis FEM, éléments de frontières BIM, méthodes probabilistes), expérimentales (Simulation, Analyse du Signal, Contrôle Non Destructif)) et les capacités d’expertise (interprétation des fissures, systèmes experts, arbres de défaillance, retour d’expérience) permettent d’obtenir une meilleure maîtrise des risques. La fiabilité du matériau est une composante principale de la fiabilité de l’équipement, et donc, de la fiabilité des systèmes.
Ce livre est destiné principalement pour assister les personnes qui travaillent dans le domaine de la conception de structures soumises à la fatigue. Il peut servir comme cours pour les étudiants, comme référence pour les ingénieurs de l’industrie, ou comme introduction pour les chercheurs qui veulent s’engager dans la Fiabilité des Matériaux. Ce livre ne prétend pas être un manuel standard de Fatigue, il existe déjà des livres excellents dans ce domaine. Notre prétention est seulement de donner autre une autre approche qui se veut simple, compréhensible et raisonnable aux différents et multiples aspects du vaste monde moderne de la Fatigue. On a essayé surtout de mettre à la disposition du chercheur des outils de travail nouveaux qui, nous l’espérons, l’aideront à trouver les solutions aux problèmes de l’industrie.
Cet ouvrage est divisé en sept parties ;
Dans la première partie (Généralités), des informations sont données aux chercheurs en Fatigue concernant l’historique, les techniques d’analyse et de conception, la Recherche Scientifique (thèmes de recherche, sources d’informations, bibliographie, etc..), et enfin les modes de défaillance des matériaux.
Les trois prochaines parties représentent les trois méthodes classiques d’analyse de la Fatigue ; la méthode des courbes SN (méthode SN), la méthode de la fatigue oligocyclique (méthode EN), et enfin la méthode de la Mécanique de la Rupture (méthode FM).
Dans la deuxième partie (Courbes SN), on introduit les modèles mathématiques des courbes SN (Contrainte contre le Nombre de cycles à la rupture) de wöhler. Ces modèles incluent le cas des contraintes moyennes non-nulles et des contraintes multi-axiales. Les facteurs affectant l’endurance seront ensuite analysés (température, état de surface, fiabilité, concentration de contrainte, dimension, et environnement). La durée de vie est calculé en choisissant un des modèles présentés (Miner, Corten-Dolen, Manson,…).
Dans la troisième partie (Fatigue Oligocyclique), les techniques de simulation de la réponse cyclique de la déformation – contrainte sont données. On aura à analyser les courbes de déformation – contraintes cycliques nominales ainsi que locales. Ces dernières sont obtenues à partir des courbes nominales en utilisant la méthode de Neuber par exemple. Les courbes de la durée de vie dans les cas de déformations moyennes nulles ou non – nulles sont présentées.
