Hermès science publications ; Lavoisier
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Disponible - 620.2 FAT
Niveau 3 - Techniques
Fatigue des matériaux et des structures. 4 , Fatigue multiaxiale, thermique, de contact, défauts, cumul et tolérance aux dommages
Résumé
Synthèse sur la fatigue multiaxiale, la complexité des chargements réels, la tolérance aux dommages, l'influence des défauts sur la tenue en fatigue, le fretting-fatigue et sur la fatigue thermique. La confrontation des idées permet une analyse pertinente du domaine.
- Contributeur(s)
- Éditeur(s)
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Date
- 2009
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Langues
- Français
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Description matérielle
- 387-VI p. : ill. ; 25 cm
- Collections
- Sujet(s)
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ISBN
- 2746217140
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Indice
- 620.2 Sciences des matériaux
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Quatrième de couverture
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Le traité Mécanique et Ingénierie des Matériaux répond au besoin de disposer d'un ensemble complet des connaissances et méthodes nécessaires à la maîtrise de ce domaine.
Conçu volontairement dans un esprit d'échange disciplinaire, le traité MIM est l'état de l'art dans les domaines suivants retenus par le comité scientifique :
Géomécanique
Matériaux
Environnement et risques
Chaque ouvrage présente aussi bien les aspects fondamentaux qu'expérimentaux. Une classification des différents articles contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses points d'intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d'un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.
Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus.
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Tables des matières
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Fatigue des matériaux et des structures 4
Fatigue multiaxiale, thermique, de contact, défauts, cumul et tolérance aux dommages
Lavoisier
- Préface 17
- Claude Bathias et André Pineau
- Chapitre 7. Fatigue multiaxiale 19
- Marc Blétry et Georges Cailletaud
- 7.1. Introduction19
- 7.1.1. Grandeurs relatives à un plan21
- 7.1.1.1. Contrainte normale23
- 7.1.1.2. Contrainte tangentielle23
- 7.1.1.3. Détermination du plus petit cercle circonscrit au chemin de la contrainte tangentielle24
- 7.1.1.4. Notations pour les déformations relatives à un plan25
- 7.1.2. Invariants25
- 7.1.2.1. Définition des invariants utiles25
- 7.1.2.2. Détermination du plus petit cercle circonscrit à la contrainte octaédrale27
- 7.1.3. Classification des modes de fissuration29
- 7.2. Aspects expérimentaux30
- 7.2.1. Expériences de fatigue multiaxiale30
- 7.2.2. Principaux résultats31
- 7.2.3. Notations33
- 7.3. Critères pour le domaine de l'endurance illimitée34
- 7.3.1. Généralités34
- 7.3.2. Critères globaux35
- 7.3.2.1. Critères de Sines et Crossland35
- 7.3.2.2. Grübisic et Simbürger38
- 7.3.2.3. Critères proposés par Papadopoulos39
- 7.3.2.4. Palin-Luc et Lasserre40
- 7.3.3. Les critères de type plan critique43
- 7.3.3.1. Cisaillement et contrainte normale au plan44
- 7.3.3.2. McDiarmid45
- 7.3.3.3. Dang Van45
- 7.3.4. Liens entre critères énergétiques et critères mésoscopiques47
- 7.4. Critères pour la fatigue oligocyclique49
- 7.4.1. Brown-Miller49
- 7.4.2. Critère SWT51
- 7.4.3. Critère de Jacquelin52
- 7.4.4. Critères additifs en amplitude de glissement et en contrainte52
- 7.4.5. Modèle Onera53
- 7.5. Méthodes de calcul de durée de vie en multiaxial54
- 7.5.1. Durée de vie à N cycles pour un chargement périodique54
- 7.5.2. Cumul des dommages55
- 7.5.3. Méthodes de calcul55
- 7.5.3.1. Méthode avec comptage du nombre de cycles55
- 7.5.3.2. Méthodes sans comptage du nombre de cycles57
- 7.6. Conclusion59
- 7.7. Bibliographie59
- Chapitre 8. Cumul des dommages 65
- Jean-Louis Chaboche
- 8.1. Introduction65
- 8.2. Cumul non linéaire des dommages de fatigue68
- 8.2.1. Principales observations68
- 8.2.2. Diverses classes de modèles à cumul non linéaire70
- 8.2.2.1. Approches avec séparation amorçage-propagation70
- 8.2.2.2. Théorie de Marco et Starkey73
- 8.2.2.3. Modification des courbes de fatigue en termes de courbes iso-dommage ou de courbes de durée de vie restante74
- 8.2.2.4. Modèle d'endommagement basé sur la réduction de la limite de fatigue75
- 8.2.3. Définitions possibles de la variable d'endommagement79
- 8.2.3.1. Définitions basées sur une quantification microstructurale des fissures79
- 8.2.3.2. Définition basée sur les évolutions du comportement mécanique80
- 8.2.3.3. Définition basée sur la réduction de la limite de fatigue80
- 8.2.3.4. Définition basée sur la durée de vie restante80
- 8.2.3.5. Cumul linéaire et non linéaire81
- 8.3. Un modèle d'endommagement de fatigue à cumul non linéaire82
- 8.3.1. Forme générale82
- 8.3.1.1. Expression du taux de croissance du dommage83
- 8.3.1.2. Intégration sous un chargement à deux niveaux84
- 8.3.2. Formes particulières des fonctions F et G86
- 8.3.3. Application sous des chargements complexes90
- 8.3.3.1. Intégration générale90
- 8.3.3.2. Essais à deux niveaux de chargement92
- 8.3.3.3. Chargements par séquences standardisées92
- 8.3.3.4. Chargements aléatoires94
- 8.3.3.5. Essais par blocs programmés94
- 8.4. Lois d'endommagement de type incrémental96
- 8.4.1. Cumul des dommages en déformation ou en énergie97
- 8.4.2. Formulation de Lemaître99
- 8.4.2.1. Formulation générale99
- 8.4.2.2. Forme intégrée approchée100
- 8.4.2.3. Cumul bilinéaire du dommage102
- 8.4.2.4. Effet de contrainte moyenne104
- 8.4.2.5. Extension aux grandes durées de vie108
- 8.4.3. Autres modèles de type incrémental111
- 8.4.3.1. Modèle de Flacelière, Morel, Dragon111
- 8.4.3.2. Modèle de Jiang113
- 8.5. Cumul des dommages en fatigue-fluage116
- 8.5.1. Loi de dommage de fluage de Rabotnov-Kachanov117
- 8.5.2. Dommage de fatigue118
- 8.5.3. Interaction fatigue-fluage119
- 8.5.4. Application pratique120
- 8.5.5. Interaction fatigue-oxydation-fluage121
- 8.6. Conclusion125
- 8.7. Bibliographie126
- Chapitre 9. Approche de la tolérance aux dommages 133
- Raphaël Cazes
- 9.1. Contexte général134
- 9.2. Evolution des critères de conception de la «fatigue»134
- 9.2.1. Première approche de la résistance à la fatigue134
- 9.2.2. Le concept «tolérance aux dommages»135
- 9.2.3. Prise en considération de la «tolérance aux dommages»136
- 9.3. Impact de la tolérance aux dommages sur la conception137
- 9.3.1. Tolérance aux dommages : impact «structure»137
- 9.3.2. Tolérance aux dommages : impact «matériaux»138
- 9.3.2.1. Rappel préliminaire : les «phases» du dommage de fatigue139
- 9.3.2.2. Exemples de dommages «initiaux» de calculs140
- 9.3.2.3. Tolérance aux dommages : impact «inspections en service»140
- 9.4. Le calcul du «facteur d'intensité de contrainte» (FIC)141
- 9.4.1. Usage de «Handbook» (cas «simples»)142
- 9.4.2. Usage des éléments finis (cas «simples» et cas «complexes»)143
- 9.4.3. Une méthode «simple» pour des configurations «nouvelles»144
- 9.4.4. Méthode de «superposition»144
- 9.4.5. Méthode de «superposition» : exemples applicatifs147
- 9.4.6. Exercice d'application numérique148
- 9.4.6.1. Enoncé148
- 9.4.6.2. Questions149
- 9.4.6.3. Solutions149
- 9.5. Mise en oeuvre des calculs «tolérance aux dommages»149
- 9.5.1. Complémentarité des calculs «fatigue» et «tolérance aux dommages»149
- 9.5.2. Coefficients de sécurité pour interprétation de la courbe a = f(N)150
- 9.5.3. Acquisition des paramètres «matériaux»151
- 9.5.4. Un paramètre aggravant : la corrosion-la «fatigue corrosion»152
- 9.6. Application à la résistance résiduelle des plaques minces153
- 9.6.1. Panneaux plans. Le diagramme de Feddersen153
- 9.6.2. Cas des panneaux raidis (stiffened panels)154
- 9.7. La propagation des fissures sous chargement aléatoire en aéronautique156
- 9.7.1. Modélisation des interactions des cycles de chargement156
- 9.7.1.1. Les effets «d'histoire» (surcharge, souscharge)156
- 9.7.1.2. Le modèle «ONERA» de propagation de fissure157
- 9.7.1.3. Le modèle «PREFASS» de propagation de fissure158
- 9.7.2. Comparaison des prédictions aux résultats expérimentaux160
- 9.7.3. Traitement RainFlow des chargements aléatoires161
- 9.7.3.1. Principe et algorithme161
- 9.7.3.2. Reconstruction d'un chargement162
- 9.7.3.3. Algorithme RainFlow164
- 9.8. Conclusion165
- 9.8.1. Organisation de l'évaluation de la «tolérance aux dommages»165
- 9.8.2. Le programme de maintenance structurale165
- 9.8.3. L'inspection des structures en utilisation opérationnelle167
- 9.9. Tolérance au dommage dans le domaine gigacyclique167
- 9.9.1. Remarque sur la propagation des fissures167
- 9.9.2. Propagation d'un oeil de poisson face à la tolérance aux dommages168
- 9.9.3. Exemple d'un disque de turbine soumis à vibration169
- 9.10. Bibliographie170
- Chapitre 10. Influence des défauts sur la résistance à la fatigue des matériaux métalliques 173
- Gilles Baudry
- 10.1. Introduction173
- 10.2. Des faits174
- 10.2.1. Observation des ruptures174
- 10.2.2. Niveau de la limite d'endurance176
- 10.2.3. Effet du corroyage/fibrage178
- 10.2.4. Fatigue oligocyclique. Courbes S-N180
- 10.2.5. Courbe de Wöhler. Existence d'une limite d'endurance181
- 10.2.6. Synthèse187
- 10.3. Approches188
- 10.3.1. Les premiers modèles188
- 10.3.2. Le diagramme de Kitagawa189
- 10.3.3. Le modèle de Murakami191
- 10.4. Quelques exemples194
- 10.4.1. Pièces moyennement sollicitées. Exemple de pièces brutes de forge : les bielles-effet de la peau de forge194
- 10.4.2. Pièces fortement sollicitées. Poids relatifs de la propreté et de l'état de surface. Exemple du ressort de soupape196
- 10.4.3. Pièces très fortement sollicitées. Le roulement. Relation endurance-propreté inclusionnaire198
- 10.5. Perspectives204
- 10.5.1. L'estimation des durées de vie et de leurs dispersions204
- 10.5.2. Le fibrage205
- 10.5.3. La précontrainte206
- 10.5.4. La corrosion207
- 10.5.5. Les sollicitations complexes : spectres/surcharges/chargements multiaxiaux207
- 10.5.6. La fatigue gigacyclique207
- 10.6. Conclusion209
- 10.7. Bibliographie210
- Chapitre 11. Fretting fatigue : modélisation et applications 219
- Marie-Christine Baietto-Dubourg et Trevor Lindley
- 11.1. Introduction219
- 11.2. Méthodes expérimentales223
- 11.2.1. Eprouvettes de fatigue et indenteurs de contact223
- 11.2.2. Courbes de Wohler avec et sans fretting223
- 11.2.3. Mesure de la force de frottement224
- 11.2.4. Métallographie et fractographie226
- 11.2.5. Mécanismes en fretting fatigue228
- 11.3. Analyse en fretting fatigue229
- 11.3.1. La méthode S-N229
- 11.3.2. Modélisation du fretting231
- 11.3.3. Le contact deux corps232
- 11.3.4. Amorçage de fissures de fatigue233
- 11.3.5. Analyse des fissures : approche basée sur la mécanique de la rupture élastique linéaire235
- 11.3.5.1. Principe de superposition en mécanique de la rupture élastique linéaire236
- 11.3.5.2. Modèles bidimensionnels de fissures sous sollicitations tribologiques237
- 11.3.5.3. Modèle éléments finis étendus : X-FeM et contact unilatéral avec frottement239
- 11.3.6. Propagation240
- 11.4. Applications en fretting240
- 11.4.1. Matériau métallique. Régime de glissement partiel241
- 11.4.2. Polymères époxydes. Développement de fissures en régime de glissement total245
- 11.5. Palliatifs pour combattre le fretting fatigue251
- 11.6. Conclusion253
- 11.7. Bibliographie254
- Chapitre 12. Fatigue de contact 259
- Ky Dang Van
- 12.1. Introduction259
- 12.2. Classification des principaux types de dommage de contact260
- 12.2.1. Généralités260
- 12.2.2. Endommagements induits par les contacts roulant avec ou sans glissement261
- 12.2.2.1. Endommagement se produisant sur les rails261
- 12.2.2.2. Cas des roulements à billes et des engrenages262
- 12.2.3. Endommagements induits par des contacts avec petits débattements263
- 12.2.3.1. Bûche de fretting264
- 12.3. Rappel de quelques résultats de la mécanique du contact267
- 12.3.1. Solution de Hertz268
- 12.3.2. Cas du contact avec frottement en glissement total270
- 12.3.3. Cas du contact avec glissement partiel270
- 12.3.4. Contact élastique entre deux solides de modules élastiques différents274
- 12.3.5. Contact élastique tridimensionnel276
- 12.3.5.1. Solution de Hertz en tridimensionnel276
- 12.3.5.2. Solution de Mindlin277
- 12.4. Limite élastique277
- 12.5. Contact élastoplastique278
- 12.5.1. Méthodes stationnaires280
- 12.5.2. Méthode cyclique directe283
- 12.6. Application à la modélisation de quelques problèmes de fatigue de contact283
- 12.6.1. Méthodologie générale283
- 12.6.2. Amorçage des fissures de fatigue dans les rails285
- 12.6.3. Propagation des fissures amorcées289
- 12.6.4. Application aux problèmes de fretting fatigue291
- 12.6.4.1. Exemple 1 : interprétation d'un essai de fretting fatigue292
- 12.6.4.2. Exemple 2 : modélisation du fretting sur un disque de turbine297
- 12.7. Conclusion299
- 12.8. Bibliographie299
- Chapitre 13. La fatigue thermique 301
- Eric Charkaluk et Luc Rémy
- 13.1. Introduction301
- 13.2. Essais de caractérisation306
- 13.2.1. Comportement mécanique cyclique307
- 13.2.1.1. Essais uniaxiaux isothermes à hautes températures307
- 13.2.1.2. Essais uniaxiaux anisothermes314
- 13.2.1.3. Essais thermomécaniques multiaxiaux316
- 13.2.2. Endommagement318
- 13.2.2.1. Effet de la fréquence et de la température319
- 13.2.2.2. Fatigue à températures variables321
- 13.3. Modélisation du comportement et de l'endommagement à températures variables325
- 13.3.1. Modélisation du comportement325
- 13.3.2. Modélisation de l'endommagement basée sur la fatigue333
- 13.3.2.1. Critère de Manson-Coffin333
- 13.3.2.2. Critère de Smith-Watson-Topper335
- 13.3.2.3. Critère d'Ostergren335
- 13.3.2.4. Critères fondés sur l'énergie anélastique336
- 13.3.3. Modélisation de l'endommagement dans les cas complexes : vers la prise en compte des interactions avec le fluage et l'oxydation341
- 13.3.3.1. Cumul de dommage de fatigue et de fluage341
- 13.3.3.2. Modèle d'interaction fatigue-oxydation343
- 13.3.3.3. Modèle d'interaction fatigue-oxydation avec couplage345
- 13.4. Illustrations346
- 13.4.1. Collecteurs d'échappement de l'industrie automobile346
- 13.4.2. Culasses en alliage d'aluminium de l'industrie automobile348
- 13.4.3. Disques de freins des industries ferroviaire et automobile352
- 13.4.4. Tuyauteries de l'industrie nucléaire354
- 13.4.5. Structures simples simulant des aubes de turbine356
- 13.5. Conclusion357
- 13.6. Bibliographie358
- Index 371
- Sommaire du volume 1 375
- Sommaire du volume 2 379
- Sommaire du volume 3 383
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Origine de la notice:
- BPI
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Niveau 3 - Techniques
