Un modele statistique de calcul en fatigue multiaxiale pour les pieces mecaniques en acier nitrure

• Auteur / Autrice : Michel Chaussumier
• Direction : Louis Castex
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

La nitruration est un procede largement utilise pour renforcer en fatigue les pieces mecaniques fortement chargees. Ce renforcement est la consequence de deux effets. Le premier reside dans les modifications metallurgiques dans l'epaisseur de la couche nitruree. Le second effet est relatif aux contraintes residuelles induites par le traitement. Ce champ de contraintes etant multiaxial, tout calcul en fatigue passe par l'utilisation d'un critere de fatigue multiaxiale comme celui de crossland ou celui de dang van. La prevision de la duree de vie necessite alors d'etendre ces criteres au domaine de l'endurance limitee. L'utilisation de la loi d'endommagement multiaxiale de chaboche est egalement possible si l'on souhaite envisager le cumul non lineaire de l'endommagement. Pour une piece mecanique, un calcul de duree de vie se fait en comparant en tout point de la zone critique de la piece, l'etat de contrainte stabilise, qui depend du comportement elastoplastique cyclique du materiau, aux caracteristiques en fatigue. Dans le cas des pieces mecaniques nitrurees, le comportement elastoplastique et les caracteristiques en fatigue dependent de la profondeur, en relation avec les modifications metallurgiques que subit le materiau. Il faut donc, d'une part modeliser le comportement elastoplastique de la couche nitruree, et d'autre part, caracteriser le materiau nitrure vis-a-vis de la fatigue, et ceci en fonction de la profondeur. Les previsions de duree de vie ne pouvant se faire pour un risque de 50%, il est de plus necessaire d'aborder ce probleme de caracterisation en fatigue par une approche statistique en utilisant la loi de student. Ceci permet de definir le domaine experimental en rapport avec le domaine d'utilisation du materiau. L'application de cette methode de calcul au cas de la fatigue en pied de dent d'un pignon nitrure est proposee. Une carte de duree de vie est etablie en utilisant la loi normale.