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Essai de fatigue (essai Wöhler) selon DIN 50100, ASTM E466-15, ISO 1099

High Cycle Fatigue Essai HCF

Lors de l’essai de fatigue (également appelé essai Wöhler) d’après DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099 un matériau ou un composant est soumis à une charge (cyclique) qui change périodiquement.La norme ASTM D3479 décrit l’essai sur composites.

L’essai de fatigue sert à la détermination de la fatigue à grand nombre de cycles et de la résistance à fatigue en traction, compression, flexion et torsion.Dans le domaine des composants notamment, l’essai de fatigue permet de définir d’éventuels points faibles et de les éliminer en modifiant la conception ou les matériaux.La fatigue à faible nombre de cyclesn’est pas prise en compte par l’essai de fatigue.Elle sera analysée dans le cadre de l’essai Low Cycle Fatigue.

Lors de l'essai de fatigue, l'amplitude de chargement et la charge moyenne demeurent constantes pendant l'essai en vibration (Une-étape).Conformément à l’amplitude de charge, elle pourra être appliquée à une fréquence variable avant que l'éprouvette ne défaille.

 

Réalisation de l’essai de fatigue selon DIN 50100, ASTM E466-15, ISO 1099

La fatigue à grand nombre de cycleset la résistance à fatigue des matériaux ou composants sont déterminés par l’essai de fatigue. Plusieurs éprouvettes sont chargées cycliquement à cette fin.

  • L'essai de Wöhler est effectué jusqu'à ce qu'une défaillance définie de l'éprouvette (rupture, fissure) se produise.
  • Un nombre déterminé d'oscillations (nombre de cycles d'oscillation limite) est déterminé par l’essai de Whöler. Lorsqu’une éprouvette atteint le nombre de cycles d'oscillation limite sans défaillance visible, elle est considérée comme résistante à la fatigue.

La contrainte moyenne, la contrainte haute et la contrainte basse de la sollicitation cyclique sont constantes pour chaque essai de fatigue. Lors d’essais sur la même courbe de Wöhler, seule la contrainte moyenne, soit seul le rapport entre la contrainte haute et contrainte basse sera modifié.

Courbe de Wöhler

C’est la relation entre contrainte et nombre de cycles d’oscillation qui définit la courbe de Whöler.

Le diagramme de Wöhler vous permettra alors de lire le nombre maximum de changements de charge pour une amplitude de charge déterminée.

La courbe de Wöhler se subdivise en trois plages:

  • Fatigue à faible nombre de cycles K(Low Cycle Fatigue LCF): L’allongement plastique de l’éprouvette et sa défaillance après quelques cycles d’oscillation sont provoqués par une amplitude de charge élevée. La norme DIN 50100 ne couvre pas la plage de la fatigue à faible nombre de cycles.
  • Fatigue à grand nombre de cycles Z(High Cycle Fatigue HCF): L’éprouvette supporte un nombre déterminé de cycles d’oscillation, conformément à l’amplitude de charge.
  • Résistance à la fatigue D(Very High Cycle Fatigue VHCF): Des ruptures ainsi qu’une continuité se produisent, conformément à l’amplitude de charge.

Droite de résistance à la fatigue

Lorsque la représentation est effectuée au moyen de deux échelles logarithmiques, la plage HCF (fatigue à grand nombre de cycles) de la courbe de Wöhler est presque droite. Cette droite est également appelée droite de résistance à la fatigue.

La position et l'inclinaison des droites de résistance à la fatigue dépendent de nombreuses variables:

  • Matériau
  • Géométrie de l’éprouvette
  • Type de sollicitation
  • Conditions de fabrication
  • Traitement thermique
  • Rugosité de surface

Produits pour l’essai de fatigue selon DIN 50100, ASTM E466-15, ISO 1099

Différentes machines d’essais pourront être utilisées pour créer l’amplitude de charge nécessaire à l’essai de fatigue. La machine d'essai doit être capable de compenser les changements de rigidité de l'éprouvette ou du montage d'essai.

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