Caractérisation expérimentale et numérique du comportement d'assemblages soudés soumis à des sollicitations quasi-statiques et dynamiques

par Pierre Mahelle

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Eric Markiewicz.

Soutenue en 2007

à Valenciennes .


  • Résumé

    Les observations faites sur des structures métalliques soumises au crash ou à l’impact mettent en évidence deux catégories de rupture : la rupture initiée en pleine tôle, et la rupture localisée au niveau des zones d’assemblage. Il est donc important de pouvoir prédire le comportement des liaisons pour éviter qu’elles ne rompent et entraînent une désarticulation structurale complète et particulièrement brutale. Les objectifs des travaux menés sont de mesurer la réponse d’un assemblage soudé par point lorsqu’il est sollicité en quasi-statique et en dynamique, de déterminer quelle est l’influence de la vitesse de sollicitation sur son comportement et de comprendre comment et où la rupture s’initie et se propage dans cet assemblage. Un nouveau type d’essai a permis de caractériser la liaison soudée pour des sollicitations de traction, cisaillement et en modes mixtes. Les assemblages sont testés en quasi-statique et en dynamique pour des vitesses comprises entre 5 mm/min et 1m/s. Un montage permettant de solliciter le point soudé en traction indirecte aux barres de Hopkinson a été développé. Ce montage permet de solliciter l’assemblage soudé pour des vitesses de traction de l’ordre de 13 m/s. Une analyse des faciès, des modes de rupture et des observables globales est réalisée. Pour compléter l’approché expérimentale un modèle numérique E. F. Volumique de l’assemblage à l’échelle mésoscopique est réalisé. Les propriétés élasto-visco-plastiques de quatre zones remarquables de la Z. A. T. Sont identifiées sur des éprouvettes affectées thermiquement. Ce modèle permet d’appréhender les mécanismes locaux de déformation de la soudure sous diverses sollicitations mécaniques

  • Titre traduit

    Experimental and numerical caracterization of spotwelded joint under quasi-static and dynamic loading


  • Résumé

    When subjecting a metallic structure to an impact or a crash, two kinds of fracture can be seen to appear jointly: rupture initiated in the sheet and rupture located on the joint areas. Depending on the type of transportation mean and materials used for the design of the vehicles, structures can be assembled either by rivets, spotwelds or weld beads. To prevent the failure of these joints, which can lead to a complete and particularly brutal structural disarticulation, their behaviour must be studied. The aims of this work are to measure the response of a spotwelded joint under quasi-static and dynamic loadings, to determine the load velocity influence on its behaviour, to understand how and where the failure starts and propagates in the assembly. Original tests, which make it possible to mix loading directions and to control the boundary conditions around the spotweld and the deformation of the metal sheet, were developed and performed under quasi-static and dynamic loadings on an hydraulic jack in a range of velocities from 5mm/mn to 1m/s. A new device was also developed to test spotwelds in pure tensile direction on SHB. This device uses SHB in a no-direct tensile testing configuration and a velocity of 13 m/s is reached. Load-displacement responses, failure mechanisms and topographies were obtained. To complete experiments, a fine numerical model of the spotweld was performed. The elastoplastic properties of the HAZ were experimentaly identified using some materials having undergone heat treatments. This model allows us to understand where the deformations are located

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  • Détails : 1 vol. (189 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 151-157

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  • Cote : 900485 TH
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