Développement d'une méthodologie d'essais de fatigue vibratoire HCF pour les métaux

Les moyens d'essais pour la caractérisation du comportement en fatigue à grand nombre de cycles (High Cycle Fatigue, ou HCF) des métaux sont multiples. Il existe notamment différents types de machine d'essai : servo-hydrauliques, rotatives, ultrasoniques, ou vibrophores. Les machines de flexion rotative ainsi que les montages ultrasoniques et les vibrophores sont généralement limités quant aux types de sollicitation pouvant être imposés. Les machines ultrasoniques ont l'avantage de générer des sollicitations à hautes fréquences - ce qui accélère l'exécution des essais - et de permettre d'investiguer le domaine de la fatigue à très grand nombre de cycles. Cependant, elles présentent l'inconvénient de ne pas toujours représenter les fréquences de sollicitation des pièces en service. Les machines servo-hyauliques permettent de générer plusieurs états de contrainte différents selon le montage employé. Ceci dit, ces montages sont souvent coûteux, inefficaces énergétiquement et limités aux basses fréquences. De plus, il est souvent nécessaire de modifier le montage ou de changer de machine pour modifier l'état de contrainte. Les méthodes vibratoires exploitant la résonance d'éprouvettes sur un pot vibrant sont prometteuses car elles sont relativement efficaces du point de vue énergétique. Elles permettent aussi de travailler sur une large plage de fréquence (jusqu'à quelques kHz au moins). De plus, il est possible d'obtenir différents types de sollicitations en conservant le même montage et en apportant des modifications mineures à la géométrie d'éprouvette. L'objectif de ce projet de recherche est d'explorer les différents états de contrainte qui peuvent être atteints par l'usage d'un pot vibrant et de développer une méthode d'essai robuste pour calibrer les critères de fatigue multiaxiale. Une revue des concepts de base de la fatigue HCF a permis d'identifier les mécanismes principaux liés à ce phénomène ainsi que les critères couramment utilisés afin de caractériser la tenue en fatigue uniaxiale et multiaxiale. Le critère de Dang Van permet de mettre en lumière la nécessité d'essais de fatigue multiaxiale afin de calibrer les modèles utilisés en conception. Les méthodologies expérimentales permettant de calibrer les critères de résistance en fatigue incluent les essais ultrasoniques, les essais sur vibrophore, les machines rotatives de type R.R. Moore, les machines servo-hydrauliques ainsi que les essais sur pot vibrant.