Etude du dévissage spontané d'un assemblage boulonné soumis à des sollicitations transverses dynamiques

• Auteur / Autrice : Olfa Ksentini
• Direction : Alain Daidié, Mohamed Haddar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Mécanique, Mécanique des Matériaux
• Date : Soutenance le 08/03/2016
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA en cotutelle avec Ecole d'ingénieurs de Sfax - Tunisie
• Ecole(s) doctorale(s) : Mécanique, Energétique, Génie Civil, Procédés
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Clément Ader - Institut Clément Ader / ICA
• Jury : Président / Présidente : Didier Remond
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Daidié, Mohamed Haddar, Bertrand Combes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ali Akrout, Jean-Luc Dion

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Assemblages à boulons

Vibrations

Mots clés libres

Assemblage boulonné

Dévissage spontané

Sollicitation transversale

Modèle par éléments finis

Simulation unidimensionnelle

Vibrations

Bolted joint

Self-loosening

Transverse load

Finite element model

1D simulation

Vibration

Résumé

Cette thèse porte sur l’étude du dévissage spontané d’assemblages vissés, sous sollicitations dynamiques transversales. Un travail expérimental et numérique a été réalisé pour caractériser ce phénomène, dans des conditions proches de celles des assemblages réels. Une expérimentation a permis de provoquer le dévissage d’un boulon, en soumettant l’assemblage à des vibrations transversales par rapport à l’axe de la vis. Les effets de la précharge, du traitement de surface et de la disposition des vis ont été explorés. Ces résultats ont été confrontés avec ceux obtenus par un modèle numérique détaillé utilisant la méthode des éléments finis. Cependant, en raison de la complexité de la géométrie et des difficultés de modélisation à l’échelle locale, le temps de calcul est très important et peut être prohibitif pour une étude industrielle. Afin de remédier à cette difficulté, des modèles simplifiés ont été développés, l’un avec une approche par éléments finis associés à un connecteur cinématique, et l’autre par modélisation unidimensionnelle. Ces modèles simplifiés reproduisent correctement le phénomène du dévissage spontané et confirment leur efficacité en gain de temps de calcul.

This thesis focuses on the study of the self-loosening of bolted joints under transverse dynamic loads. Experimental and numerical work was carried out in order to reveal this phenomenon under conditions close to those of actual assemblies. An experiment allowed the loosening of a bolt to be caused by subjecting the assembly to transverse vibration with respect to the axis of the screw. Effects of preload, surface treatment and disposal of the screws were explored. These results were compared with those obtained by a detailed numerical model using the finite element method. However, due to the complexity of the geometry and modeling challenges at the local level, the computation time was very long and may be prohibitive for an industrial study. To remedy this problem, two simplified models were developed, one with a finite element approach associated with a kinematic connector, and one by unidimensional modeling. These simplified models correctly reproduce the self-loosening phenomenon and confirm their efficiency in terms of computation time.