La fatigue en mécanique

Thèmes abordés

Machines, physique, fatigue, composants mécaniques, matériaux, dimension, déformation, module de Young, déformations cycliques, cycles de compression, microstructure, résistance, chargements sinusoïdaux, amplitude constante, diagrammes de Smith, courbe de Wöhler

Résumé du document

Le chargement de fatigue, également appelé sollicitation de fatigue, fait référence à l'application répétée de charges variables sur un matériau ou une structure, ce qui peut entraîner des déformations cycliques et potentiellement causer des défaillances au fil du temps. C'est un phénomène important dans l'ingénierie et la science des matériaux, car il peut conduire à la rupture prématurée des composants et des structures, même lorsque les charges appliquées sont en dessous des niveaux de contrainte statique maximale du matériau.

Extraits

[...] C'est un phénomène important dans l'ingénierie et la science des matériaux, car il peut conduire à la rupture prématurée des composants et des structures, même lorsque les charges appliquées sont en dessous des niveaux de contrainte statique maximale du matériau. Le chargement de fatigue est souvent caractérisé par des cycles de chargement alternant entre des valeurs maximales et minimales de contrainte ou de déformation. Ces cycles répétitifs provoquent des contraintes fluctuantes qui peuvent induire des microfissures, des défauts et des déformations progressives dans le matériau. Avec le temps, ces fissures peuvent se propager jusqu'à ce que la rupture se produise, même si la contrainte maximale appliquée est bien inférieure à la limite de résistance en traction du matériau. [...]

[...] La durée de vie en fatigue dépend de la contrainte appliquée, de la nature du matériau, des conditions environnementales et d'autres facteurs. En résumé, la limite de fatigue et la limite d'endurance définissent les contraintes maximales que le matériau peut supporter sans échec par fatigue sur un nombre fini ou quasi infini de cycles, respectivement. La durée de vie en fatigue ou en endurance représente le nombre de cycles que le matériau peut subir avant de subir une défaillance due à la fatigue. [...]

[...] Ces ressorts peuvent être utilisés pour absorber les chocs, maintenir des pièces en place ou fournir une suspension souple. La compréhension des propriétés des ressorts et de leur comportement lorsqu'ils sont soumis à des forces est essentielle pour concevoir des machines efficaces et sûres. Vitesse critique en tr/min : La vitesse critique en tours par minute (tr/min) est une caractéristique cruciale pour les systèmes rotatifs tels que les rotors et les arbres. C'est la vitesse à laquelle la fréquence naturelle de vibration du système correspond à la fréquence de rotation. [...]

[...] Elle est utilisée pour évaluer la durée de vie en fatigue d'un matériau ou d'une structure. Figure 4 : Courbe de Wohler (Contrainte en fonction des cycles) Bien sûr, voici les définitions de ces termes liés à la fatigue des matériaux : La Limite de Fatigue : La limite de fatigue, également appelée limite de fatigue inférieure, est la valeur maximale de contrainte alternée (ou amplitude de contrainte) qu'un matériau peut supporter sans subir de rupture après un nombre significatif de cycles de chargement. [...]

[...] Ces méthodes tiennent compte des variations dans le temps des amplitudes de contrainte et les combinent pour évaluer la durée de vie en fatigue. Les calculs de fatigue dans ce cas peuvent être complexes, car ils impliquent l'analyse des amplitudes de contrainte dans différentes plages de fréquence. En somme, la compréhension des chargements sinusoïdaux avec amplitude constante et variable est essentielle pour concevoir des composants mécaniques capables de résister aux cycles de chargement et d'assurer leur durabilité dans le temps. [...]