Comportement en fatique sous environnement vibratoire : prise en compe de la plasticite au sein des methodes spectrales

par Hervé Rognon

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Imad Tawfiq.

Le président du jury était Khémais Saanouni.

Le jury était composé de Imad Tawfiq, Henri-Paul Lieurade, Jérôme Antoni, Tony Da Silva Botelho, Sylvie Pommier.

Les rapporteurs étaient Henri-Paul Lieurade, Jérôme Antoni.


  • Résumé

    La première partie du travail de thèse a consisté en l’établissement d’un état de l’art sur les méthodes de dimensionnement en fatigue sous environnement vibratoire. Nous avons ainsi étudié la représentation mathématique des vibrations aléatoires, les méthodes classiques de dimensionnement en fatigue pour des chargements uni-axiaux et multiaxiaux ainsi que les méthodes de dimensionnement en fatigue formulées dans le domaine spectral. Ces dernières ont été définies pour la problématique des vibrations aléatoires, dans le cadre d’un certain nombre d’hypothèses de travail, et montrent des temps de calculs nettement plus faibles que des méthodes de dimensionnement classiques. La deuxième partie de travail de la thèse a consisté à développer une méthode de dimensionnement en fatigue formulée dans le domaine spectral valide sur tout le domaine de fatigue, aussi bien en oligo-cyclique qu’en endurance. Les travaux ont portés sur l’intégration du comportement élasto-plastique confiné des matériaux dans les méthodes spectrales. L’approche proposée a fait l’objet d’une étude numérique comparative avec les méthodes existantes. Le dernier volet de la thèse est la comparaison de la méthode proposée avec des essais. Pour cela, le développement d’une éprouvette spécifique à la problématique a été réalisé. Les résultats obtenus montrent une bonne corrélation entre les approches numériques et expérimentales.

  • Titre traduit

    Fatigue behavior under vibration environment : Taking into account the plasticity in spectral methods


  • Résumé

    Mechanical structures are often subjected to random vibrations due to external forces (forces, acceleration...). Improving the safety of structures and reducing manufacturing and design costs is achieved thanks to accurate fatigue design methods. The first part of the thesis consisted in the establishment of a state of the art on design methods for fatigue under vibrational environment. The mathematical representation of random vibration, conventional fatigue design methods for uniaxial and multiaxial loads as well as fatigue design methods formulated in the spectral domain have been thoroughly studied. The latter have been applied to random vibrations cases, through a number of assumptions. They show significantly lower computation time than conventional design methods. The second part of the thesis is the development of a fatigue design method formulated in the spectral domain, which is valid over the whole domain of fatigue, from low cycle fatigue (LCH) to high cycle fatigue (HCF). The work focused on the integration of confined elasto-plastic behaviour of the materials in spectral methods. The proposed approach has been the subject of a comparative numerical study with existing methods. The last part of the thesis presents the comparison of proposed method to physical tests. A test specimen specific to this study has been developed. The results show a good correlation between the numerical and experimental approaches.


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