Contribution à l'analyse de l'endommagement par fatigue et au dimensionnement de structures soumises à des vibrations aléatoires

Contribution to fatigue damage analysis and to design of structures under random loadings

• Auteur / Autrice : Sylvain Lambert
• Direction : Abdelkhalak El Hami, Leila Khalij, Emmanuel Pagnacco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 18/12/2007
• Etablissement(s) : Rouen, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; ....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique de Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1993-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Billoët, Jean-Michel Genevaux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Zitouni Azari, Noureddine Bouhaddi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Constructions -- Dynamique

Optimisation des structures

Conception technique

Matériaux -- Fatigue

Mots clés libres

Vibrations aléatoires

Propagation d'incertitudes

Méthodes spectrales

Analyse de sensibilité

Fatigue multiaxiale polycyclique

Optimisation

Largeur de bande

Random vibrations

Spectral methods

Multiaxial high cycle fatigue damage

Bandwidth

Uncertainties propagation

Sensitivity analysis

Opimisation

Résumé

Cette thèse est consacrée au développement d’un outil de pré-dimensionnement par éléments finis pour l’estimation de l’endommagement par fatigue polycyclique de structures linéaires sous chargements multiaxiaux et stationnaires gaussiens. L’état de contraintes atteint dans ces structures étant aléatoire, il devient nécessaire de raisonner en terme de statistique et l’approche spectrale s’avère particulièrement adaptée pour cette situation. Dans ce travail, les méthodes spectrales sont améliorées par la prise en compte des largeurs de bande des spectres de réponses des structures soumises à des chargements nonproportionnels et de moyennes non nulles. Le critère d’endommagement de Sines est retenu. L’étude numérique de la distribution de l’endommagement résultant des incertitudes sur les paramètres matériaux et des applications dans le domaine de l’optimisation des structures sont également abordées.

This dissertation is devoted to the development of a finite element pre-designing tool for the estimation of high cycle fatigue damage for linear structure subject to multiaxial and Gaussian stationary loads. Given the random nature of the stress state, it becomes necessary to look at this problem from a statistical point of view and spectral methods appear to be the best approach. In this work, spectral methods are improved by taking into account the response spectral bandwidths of structures under non proportional and non zero mean loads; the Sines’ damage criterion is employed. The numerical analysis of the fatigue damage distribution resulting from the uncertainties of the material parameters and applications in the field of structural optimisation are also treated.