Freqtigue

FREQTIGUE est un projet de Recherche volontairement orienté, d'un point de vue tant expérimental que théorique, vers les besoins de l’ingénieur de l'industrie automobile. Le programme traite à la fois des aciers forgés pour pièces mécaniques et des tôles minces laminées en acier.

L’influence de la fréquence de sollicitation sur la résistance à la fatigue des métaux et alliages métalliques est un sujet de controverse. Bien que beaucoup de résultats ne montrent pas plus de 15 % d’écart entre haute et basse fréquences, écart noyé dans la dispersion des essais de fatigue, on est amené à s’interroger plus spécialement lorsque l’on étudie à très haute fréquence un alliage jusqu’au domaine gigacyclique.

Dans les études modernes, on a l’habitude de traiter séparément le rôle de la fréquence dans l’amorçage des fissures et dans la propagation des fissures. Il paraît également important de distinguer le rôle de la fréquence en fatigue oligocyclique avec plasticité généralisée, en fatigue mégacyclique ainsi qu'en fatigue gigacyclique, domaine des très faibles contraintes et très grandes durées de vie, dans lequel est souvent observés des amorçages internes. A priori, le rôle de la fréquence devrait être plus marqué sous sollicitation plastique. Il peut exister des effets combinés entre la fréquence, l’environnement et la température. L’influence de l’humidité de l’air est connue pour être plus élevée aux basses fréquences, inférieures à 10 Hertz. L’influence de la température due à l'auto-échauffement des matériaux devient critique en fatigue ultrasonique. Pour toutes ces raisons, on ne peut pas tenter une synthèse sur l’effet de fréquence en fatigue sans tenir compte de l’environnement et de la température.

Plusieurs aciers ont été étudiés afin de balayer un large spectre d'alliages ferreux. Ainsi, le M800HY, le CP1000, le DP1180, le 38MnSiVS5, le 50CrV4 et enfin le 16MnCr5 ont été choisis pour ce projet. Certaines éprouvettes ont été fournies par l'acieriste espagnol Sidenor, les autres par Arcelor Mittal.

Ce projet de thèse avait pour but l’étude de l’influence de la fréquence de sollicitation sur la résistance à la fatigue et la croissance de fissures. Les chargements étudiés sont des chargements de traction-compression  (R = -1), traction-traction (R = 0.1), flexion trois points et enfin la torsion durant une durée de vie allant de petit nombre de cycles (LCF) jusqu’aux très grands nombres de cycles (VHCF).


Les figures ci-contre montrent un exemple de machine utilisée pour expérimenter la réponse au phénomène de fatigue dans le domaine des grands nombres de cycles  > 10 +7. 

Cette thèse avait pour objet l’étude et la mise au point d’un système de fatigue ultrasonique de torsion pour l’étude des aciers à haute résistance dans le contexte de sollicitations de cisaillement et composées avec contrainte moyenne de traction-compression, très longues durées.