Fatigue et mécanique de l’endommagement

Modélisation numérique par éléments finis de calcul en fatigue-tenue en endurance

Le calcul de la durée de vie des structures par simulation numérique est primordial pour les industriels afin :

• d’orienter la conception de structures,
• de diminuer le nombre de prototypes et d’essais en fatigue,
• d’optimiser le dimensionnement de leurs structures.

C’est pourquoi, la simulation numérique de tenue en endurance doit permettre d’identifier les zones critiques de la structure dans son environnement, et d’évaluer de manière fiable la durée de vie de la structure.

EC2 Modélisation utilise les derniers développements dans le domaine de l’analyse en fatigue en vue d’études industrielles pour calculer de manière fiable la tenue en endurance de structure, sous chargement statique et/ou dynamique. Des logiciels commerciaux et codes internes, basés sur la mécanique de l’endommagement, sont utilisés dans cette optique.

Détermination de nouvelles modélisations éléments finis pour la simulation numérique de liaisons entre pièces d’une structure

Au cours de la dernière décennie, l’intégration de nouveaux matériaux et de nouvelles géométries dans la conception de produits s’est considérablement développée. Les bureaux d’études doivent donc modéliser ces nouvelles structures, sans pouvoir toujours s’assurer de la bonne représentativité de leur modélisation.

EC2 Modélisation a développé des outils numériques afin de modéliser des liaisons entre pièce et d’optimiser ces modélisation, dans le but :

• de mieux reproduire le comportement physique de la structure,
• de correctement estimer les données nécessaires aux calculs en fatigue pour la prédiction de la durée de vie des structures.

Les nouvelles modélisations développées sont intégrables dans les logiciels commerciaux éléments finis.

Détermination de nouveaux modèles de tenue en endurance, critère de durée de vie

Afin de d’identifier de manière plus fiable les zones critiques d’une structure, et d’évaluer la durée de vie de celles-ci, des critères de tenue endurance-modèles de prédiction de durée de vie, sont nécessaires. Néanmoins, les données et modèles disponibles dans la littérature ou les logiciels commerciaux ne sont pas forcément adaptés aux problématiques spécifiques de chaque industriel.

Afin de d’élaborer de nouveaux modèles de prédiction de durée de vie, ou d’améliorer les modèles existants, EC2 modélisation a développé des algorithmes d’apprentissage automatique afin de déterminer de nouvelles lois de prédiction de durée de vie, adaptées aux problématiques des industriels. Ces dernières permettent d’améliorer la corrélation calcul-essai en fatigue et de mieux prédire la durée de vie des structures, avec un calcul en endurance adapté à la problématique de l’industriel. Ces modèles et critères développés sont intégrables dans les logiciels commerciaux utilisés par les industriels.

Simplification du chargement pour les calculs en fatigue

Les chargements que subit une structure au cours de son cycle de vie peuvent être complexes de part :

• la durée du chargement,
• le nombre de points d’entrée du chargement,
• la grande variation du type de chargement au cours du temps.

Afin de simuler numériquement le chargement subi par une structure pour ensuite prédire la tenue en endurance de celle-ci, une simplification-condensation du signal de chargement est parfois nécessaire.

EC2 Modélisation utilise les dernières avancées en matière de simplification d’un signal d’effort afin de réduire de manière importante le nombre de points de discrétisation du signal, tout en garantissant une bonne représentativité du chargement simplifié pour les calculs en endurance. La méthode d’optimisation du chargement utilisée :

• s’adapte à tout type de simulation numérique et critère de durée de vie,
• permet également de traiter les signaux de chargement et d’analyser entre autres, les points critiques du chargement pour la tenue en endurance de la structure.

Images et références :
S. Duraffourg, P. Argoul, E. Vasseur, G. Cumunel
New Spot Weld Fatigue Criteria and Fatigue Data Editing Technique
Procedia Engineering, (2015), pp. 433–453