Mise en place d'un dispositif expérimental de fatigue multiaxiale : application à la comparaison du comportement d'échantillons métalliques cruciformes et tubulaires

Le présent travail a pour objectif l'étude de la mise en place d'un dispositif expérimental permettant de réaliser des essais sous chargements biaxiaux sur des éprouvettes cruciformes planes, et de comparer le comportement sous chargements statiques et cycliques d'échantillons métalliques cruciformes et tubulaires. En premier lieu, un programme numérique de calcul par éléments finis avec un sous-programme de maillage automatique a été développé afin d'obtenir une géométrie optimale des éprouvettes cruciformes dans laquelle les contraintes seraient uniformes dans la zone d'étude. Ensuite une machine d'essais servo-hydraulique à quatre vérins disposés en croix a été mise au point. Une fois l'installation complétée, le fonctionnement des mors de serrage ainsi que l'alignement des axes de chargement ont été vérifiés minutieusement et un extensomètre biaxial a été conçu et fabriqué pour la mesure des déformations. Un certain nombre d'essais statiques et dynamiques sous chargements biaxiaux ont été réalisés sur des éprouvettes cruciformes planes et sur des tubes à paroi mince. Ils ont permis de mettre en évidence des différences notoires du comportement de chaque échantillon, notamment en fatigue oligocyclique. Après un examen métallograhique, il s'est avéré que les plaques d'acier laminées dans lesquelles sont prélevés les échantillons sont fortement anisotropes. Ainsi la structure même du matériau, avec ses inclusions orientées de façon à accélérer l'endommagement des échantillons tubulaires, explique la grande disparité des résultats entre les deux types d'essais