Effet du fatigue et résonnance sur la durée de vie

[Neoxana1]

Bonjour à tous,
J'ai des questions à propos du calcul de durée de vie d'un équipement mécanique. Lors d'un dimensionnement en fatigue, on calcul le dommage cumulative (en utilisant la règle de Palmgren-Miner) résultant de la contrainte correspondante à chaque cycle de fonctionnement.
La théorie des vibrations nous dit qu'une pièce mécanique doit fonctionner dans une fréquence suffisamment loin de la fréquence propre de la pièce mécanique afin d'éviter la résonance.
Mes questions sont comme suit:
1 - La résonance cause des déplacements à grandes amplitudes dans la pièces, et alors ? comment ça affecte la durée de vie de la pièce ?
2 - Est-ce que La notion de "nombres de cycle" dans la fatigue est identique à la notion de fréquence dans les vibrations ?
3 - Est-ce que ces les notions de "Fatigue statique", "Fatigue vibratoire" et "la Power Spectral Density" ont un sens ? Si oui comment ils contribuent à la détermination de la durée de vie d'une pièce mécanique ?

Merci infiniment à tous.
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[f6bes]

Bjr à toi,
1/Si la piéce est CALCULEE pour (supposition) un élongation de 1mm en fonctionnement NORMAL et si du fait de la résonnance, l'élongation
est NOTABLEMENT supérieure, c'est sur que l'on sollicite la piéce HORS des TOLERANCES de fonctionnement normal.
2/ un nombre de cycle de fonctionnement, n'a aucun lien avec la notion de fréquence dans les vibrations.
Ma TV a un cycle de fonctionnement (utilisation) de 2 heures par jour. Si ma TV est prévu pour fonctionner 10 000heures, je te laisse calculer
le nombre de jour le" fonctionnement". Il n'y a pas de fatigue du à une quelconque vibrations.
A+

[SIMEARTH]

Bonjour,

Pour dimensionner une pièce mécanique en fatigue on a besoin de 2 paramètres : l'amplitude de la contrainte mécanique qui sollicite la pièce et le nombre de cycles de sollicitation.
Une pièce mécanique peut être contrainte mécaniquement sous l'action d'un effort et/ou d'un déplacement imposé.

Quand une pièce mécanique vibre, la source d'excitation lui impose :
- un déplacement imposé
- une accélération imposée (=> effort dynamique qui sollicite la pièce)
Ce qui génère donc une contrainte méca dans la pièce.
Donc une oscillation en "vibration" correspond bien à un cycle en "fatigue".

1. Vibration => déplacement + variation de vitesse => déformation de la pièce + effort dynamique sur celle-ci => contrainte mécanique dans la pièce répétée cycliquement => usure par fatigue.
Dans le cas particulier de la résonnance, l'amplitude est plus importante donc contrainte méca et accélération de la pièce plus importante, donc fatigue augmentée.
2. Oui
3. Le vibratoire implique forcément des accélérations donc on sera jamais en statique. Pour le reste, aucune idée.

Je ne suis pas un spécialiste, mes propos sont à prendre avec des pincettes, mais je pense pas être trop loin de la vérité, j'espère avoir un peu aidé.

[SIMEARTH]

Petites précisions après relecture : quand je parle de déplacement imposé, il faut admettre que le déplacement engendre aussi une déformation de la pièce, bien sur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
La fatigue provient de l’amplitude de la déformation et de la répétition.
Le fait que cette déformation provienne d’une résonance ou non, ne change rien.
Mais à la résonance, pour une même excitation, les amplitudes des déformations sont plus importantes.
Au revoir.

[Neoxana1]

Merci à vous tous,
Je pose cette question parce qu'il y a différentes sources qui font une distinction entre la fatigue et la fatigue vibratoire, par exemple wikipedia:
https://en.wikipedia.org/wiki/Fatigue_(material)

https://en.wikipedia.org/wiki/Vibration_fatigue

Aussi, il y a plusieurs document sur l'internet, par exemple celui-là (en anglais):
http://publications.lib.chalmers.se/...ext/139376.pdf
dans lequel l'auteur fait une distinction claire entre les deux notions quand il vient à la détermination de la durée de vie d'une pièce mécaniqu. L'auteur parle en détail de la notion de fatigue usuelle (courbes de Wohler, cycles, règle de Palmgren-Miner ... ) sur les pages 17/88 => 28/88 , mais il parle aussi de la notion du fatigue vibratoire (page 51/88). il donne même un schéma (page 55/88) dans laquelle on peut voir la différence entre les différentes approches dans la détermination de la durée de vie en fatigue. Qu'en pensez vous ?
Merci encore une fois.

[LPFR]

Re.
La différence est que les déformations dues à l’utilisation prévue pour une pièce sont « faciles » à calculer.
Alors que les vibrations dues aux résonances, viennent sans les avoir invitées. Il faut alors, non seulement trouver les fréquences, mais aussi les amplitudes, qui dépendent un peu de tout. Des excitations, des amortissements, des couplages, et même de instabilités. C’est cela qui impose un calcul séparé.
A+