Durée de vie d'un système mécanique - Étude de l'impact de sollicitation aléatoire

Abstract

Le calcul previsionnel de la duree de vie d'un systeme, ou d'un composant, mecanique, fonctionnant dans des conditions reelles d'usage, s'effectue a partir de l'etat de fatigue des materiaux constitutifs des composants etudies. La fatigue des materiaux se manifeste chaque fois que les efforts et les sollicitations varient au cours du temps. Ces sollicitations aleatoires prennent des allures tres variees (consulter [BM 5 030] et [BM 5 031]). La rupture peut ainsi apparaitre avec des contraintes relativement faibles, quelquefois inferieures a une limite conventionnelle appelee «  limite d'endurance  » S D  . La fatigue des materiaux est abordee de deux facons . La premiere repose sur une approche globale ou le materiau est considere comme un milieu homogene a une echelle macroscopique. Les caracteristiques mecaniques du materiau sont presentes par les courbes de fatigue, dont la plus connue est la « courbe de Wohler ». Les points critiques des composants sont definis par les points de sollicitations les plus dommageables, et les calculs de duree de vie sont faits en ces points. La seconde facon d'aborder la fatigue des materiaux repose sur une approche locale ou sont consideres des defauts caracteristiques potentiels du materiau (fissures). Dans ces zones, les sollicitations conduisent a la definition d'une vitesse de fissuration, et la rupture est obtenue lorsqu'une longueur limite de fissure est atteinte. Ces deux facons d'aborder le calcul de la duree de vie en fatigue des systemes, ou des composants mecaniques utilisent les memes distributions de charges aleatoires. La presentation de ce dossier sera cependant limitee a l'approche globale, car cette facon d'aborder la resistance des materiaux est tres largement repandue et repose sur une large competence dans l'industrie. Un gain significatif de la qualite des previsions est alors attendu avec la prise en compte des sollicitations aleatoires. Signalons toutefois que la seconde approche n'est pas exclue et que tous les developpements presentes ici peuvent etre extrapoles.