Interaction fluide-structure application au problème de fatigue dans le transport modélisation et essais

Fluid-structure interaction application to fatigue problem during transportation modelling and experiments

• Auteur / Autrice : Marouf Dwaikat
• Direction : Yvon Chevalier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydroélasticité

Vibrations

Interaction fluide-structure

Matériaux -- Fatigue

Mots clés libres

Camion citerne

Tank truck

Résumé

L’étude présentée concerne le comportement de récipients métalliques partiellement remplis de liquides et soumis a des sollicitations vibratoires simulant celles du transport. Le phénomène d'interaction dynamique entre la structure élastique du récipient et le liquide contenu peut conduire la structure à la rupture par fatigue. Un dispositif d'excitation est conçu et réalisé au laboratoire afin d'appliquer sur des récipients minces légers le chargement vibratoire simulant l'environnement du transport. Ce dispositif est soigneusement examiné afin de fournir une définition parfaite des sollicitations appliquées. Le comportement vibratoire de récipients remplis de liquides visqueux ou non visqueux à des taux de remplissage différents et posant un problème de fatigue est étudié grâce a un dispositif de mesure comprenant une instrumentation extensométrique et des systèmes d'acquisition et de traitement. L’étude expérimentale a permis de valider la modélisation du problème couplé en terme de déplacement par la méthode des éléments finis. Des essais de fatigue à grand nombre de cycles portant sur deux récipients superposés ont été réalisés. Les zones de fissuration ont été repérées. Les modèles numériques ont conduit à la connaissance des états des contraintes dans ces zones. Suite à une étude bibliographique et l'examen des localisations de rupture dans les essais réalisés, un critère de fatigue simple a été proposé. Confronté à plusieurs campagnes expérimentales, ce critère a été validé pour être couplé à la loi d'endommagement de Miner pour la prévision, à partir de la modélisation numérique, de la durée de vie des récipients testés. Les résultats obtenus sont satisfaisants. Cette méthode doit permettre le dimensionnement en fatigue de récipients minces contenant des liquides.