Dimensionnement fiabiliste sous chargements complexes

par Emilien Baroux

Projet de thèse en Ingénierie, mécanique et énergétique

Sous la direction de Andrei Constantinescu et de Patrick Pamphile.

Thèses en préparation à l'Institut polytechnique de Paris , dans le cadre de École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris , en partenariat avec LMS - Laboratoire de Mécanique des Solides (laboratoire) depuis le 01-07-2020 .


  • Résumé

    Le dimensionnement fiabiliste s'appuie sur l'approche Contrainte-Résistance. Approche dans laquelle, pour dimensionner une pièce mécanique au plus juste, il faut prendre en considération à la fois la distribution statistique de la sollicitation en service (appelée Contrainte) et la distribution statistique de la tenue des pièces (appelée Résistance). Cela permet de quantifier la probabilité qu'un client sévère tombe sur une pièce non-faible, c'est-à-dire le risque de rupture en service. Dans cette étude, on s'intéresse plus particulièrement à la description du chargement (la contrainte). La méthode actuellement mise en œuvre repose sur un certain nombre de simplifications, qui permettent de décrire la sollicitation sous la forme d'un scalaire, pour chaque axe de sollicitation pris indépendamment des autres. Cette description scalaire est d'une simplicité excessive en comparaison à la fois : - de la réponse physique des structures (sensibilité aux niveaux de sollicitations présents dans le signal, couplages entre voies) ; - et des possibilités de calcul actuelle, notamment dans le cas fréquent où le théorème de superposition s'applique, ce qui permet de calculer assez rapidement la réponse d'une structure sous un chargement d'amplitudes variables à plusieurs voies. L'objectif de cette étude est de proposer une analyse critique de la méthode en place, fondée d'une part, sur l'analyse de la littérature scientifique et technique et d'autre part, sur une étude de cas concret d'une structure de la liaison au sol.

  • Titre traduit

    Reliability fatigue design under complex loadings


  • Résumé

    The reliability design of structural parts is actually based on the Stress-Resistance approach. In this approach, structural parts are design in order to withstand to a given service lifetime with a given failure probability. Therefore it is necessary to take into consideration both the statistical distribution of the applied service loading, denoted as the stress, and the statistical distribution of the material behavior of the parts, denoted as Resistance. The approach actually quantifies the probability that a severe customer will come across a weak part, i.e. the risk of breakage under a given class service loadings. In the current state of the art, the method is based on a number of simplifying assumptions. For example, the loading is reduced to a scalar stress amplitude history. This scalar description is overly simplified in comparison with the physical response of the structures (sensitivity to the stress levels present in the signal, coupling between loading axis, ... ) and the current possibilities of FEM computations. Moreover, it assumes a superposition principles, which applies for the elastic loading computations, but does not apply to the nonlinear fatigue criteria. The objective of this study is to propose a critical analysis of the method, to propose a clustering of exceptional events of the loading history and extend the method to a mutidimensional space of loadings. The theoretical and numerical advancements will be tested on a real structure.