Essais de fatigue

[invitefab76ba7]

Bonsoir,

Voilà j'ai une question sur la fatigue des matériaux.

Soit une lame en flexion dont j'ai par calcul le déplacement et les contraintes. Si j'essai de définir un banc de test afin de reproduire les condition de fonctionnement et d'obtenir la limite en fatigue de la lame, quelle devrait être l'intervalle de tolérance de mon résultat?

Je m'explique, si tous mes essais donnent le même résultats pas de problèmes.

Si j'ai de la dispersion de 200 000 à 2 500 000 cycles sur 30 essais que puis je dire? Pour moi, mon essai n'est pas représentatif, le moyen d'essai perturbe le test et fait varier la contrainte.

Pour quelle variation puis-je potentiellement affirmer que l'essai représente bien la limite en fatigue pour une contrainte donnée.
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[invitefab76ba7]

Le but final de ma question est de valider une modification sur le process d'obtention de la dite lame.

J'ai pensé faire appel à un labo afin de déterminer sa courbe de Wholer mais je peux affirmer que la validation suivant la contrainte maximal est suffisante, donc Wholer n'est pas nécessaire.

Des avis des commentaires.

[invitefab76ba7]

Bonjour,

Je vois que vous êtes aussi sec que moi!

Cette après midi j'ai fait une analyse statistique sur 2x20 lames.

Résultat pas de différences significatives entre les 2 séries d'essai mais une limite en fatigue allant de 269000 à 1400000 cycles.

Sur le banc de test, la lame fléchie et claque en revenant à sa position d'origine. La zone de rupture est franche et située dans la zone de choque et non dans la zone de flexion. Une pièce solicité au choc en fatigue répond-t-elle aussi à une courbe de Wholer? Ou cette variation est-elle normale?

[invite69483f5c]

Bonsoir,

A mon avis, mais ce n'est que le mien, une telle dispersion des résultats est "bizarre". Je regarderais les caractéristiques des ruptures, distances par rapport aux points de fixation, composition de la matière, forme de la cassure, les températures durant les essais, ...... pour essayer de tirer une conclusion et surtout expliquer une telle dispersion. Voir également les erreurs de réalisation de la fatigue.
Une chose que l'on oublie fréquemment c'est le "fibrage" des matériaux.

Je me souviens d'avoir fait confectionner des brides hydrauliques dans du rond, rien à signaler pour mes brides. Un collègue a fait faire les mêmes dimensions mais pris dans du plat. Ses brides se sont déformées au serrage des vis.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitefab76ba7]

Bonjour et merci de tes commentaires.

Je pense utiliser la méthode Taguchi pour trier les paramètres de ce sujet.

Pour moi, il nous faut connaitre la contrainte sur la zone de rupture afin de voir si celle-ci est bien constante.

[Zozo_MP]

Bonjour

Avez vous fait une simulation sur un logiciel comme Soliworks ou Catia qui permettent de connaitre le nombre de cycle et qui sont souvent assez parlant pour ce qui est des limites de ruptures.

Peut-être que si Jaunin passe par là.


En lisant un peu au travers des lignes quelque chose retient mon attention.

la lame fléchie et claque en revenant à sa position d'origine. La zone de rupture est franche et située dans la zone de choque et non dans la zone de flexion

Si je comprend cela voudrais dire que nous ne somme pas dans le cas classique d'un ressort à lame ou d'une lame soumise à un flexion et d'une retour accompagné, mais plutôt à une lame soumise à une flexion puis lâchée brutalement sans contre force ce qui génère des ondes voire des harmoniques contradictoires qui amènent à la rupture plus par un effet de cisaillement qu'autre chose. La lame peut venir après avoir été lâchée en impact (le choc) sur une pièce de métal. Dans ce cas ce n'est pas un calcul de flexion pure il me semble.


Si mon raisonnement (sans jeu de mots) est juste cela voudrait dire que la méthode de calcul est à sélectionner soigneusement et que les logiciels de simulations cités plus haut risque de ne pas être d'une grande utilité.

J'aimerai bien avoir l'avis de FRED sur ce que j'ai avancé un peu plus haut

lame soumise à une flexion puis lâchée brutalement ce qui génère des ondes voire des harmoniques contradictoires puis un choc

Cordialement

.

[invitefab76ba7]

Bonjour,

En faite, l'essai qui est fait chez notre fournisseur ne semble pas représentatif du fonctionnement réelle de celle-ci. La demande première était démontrer rapidement que le nouveau process n'était pas moins bon que celui que nous utilisons actuellement.

L'hypothèse que nous avions posée était que le test engendrait une contrainte dans la lame et que donc la contrainte à son tour engendrait une limite en fatigue. Je pense maintenant qu'il doit y avoir une erreure dans cette hypothèse mais je ne sais dire ou.

Nous avons demandé à notre fournisseur de faire un calcul numérique afin de déterminer la contrainte exercé par le test.

Je suis tombé hier (sans me faire mal ) sur un rapport interne de simulation fait sous COMSOL dans lequel on peut trouver des valeurs de contrainte principale et de vitesse d'impact. La note commence par une définition des paramètres d'amortissement de Rayleigh mais déjà là celà ce complique car ils considèrent 2 valeurs pour le coefficient à appliquer à la raideur, 6.57x10-5 s et 3x10-4 s. Par la suite les calculs donnent un Max Principal Stress compris suivant les hypothèses entre 400 et 590 MPa et des vitesses d'impact de l'odre de 1.5 à 5.5 m.s-1.

Le problème dans les calculs réside dans le fait que la lame s'ouvre sous une dépression engendré par le mouvement du piston et qu'elle glissent sur son support. Je n'ai pas pu résoudre ce problème avec ProMechanica.

Pour tes commentaires sur la création d'harmoniques contradictoire, je ne voispas d'arguments à opposer et en prend bonne note...

[Zozo_MP]

Bonsoir

Tes explications éclaircissent un peu le sujet mais le rôle de la lame n'est encore clair pour moi vis-à-vis des autres composants.

Pourrais-tu faire un schéma de principe sans dévoiler forcément à quoi cela sert.

Est-ce que mon hypothèse de la lame lâchée dans le vide est correcte ou non.

Cordialement
.

[invitefab76ba7]

Bonsoir,

Je prend le temps de vous mettre un crobard du système réelle.

[imgxxxxxxxxx

En rouge la dite lame d'aspiration surlaquelle je travaille, en noir le support et en bleu l'admission. La lame est serrée entre l'admission et le support par des visses passant au travers de l'ensemble. Dans le support il y a un piston que se translate grace à un système bielle manivelle.

Lorqu'il y a dépression dans le support la lame commence à s'ouvrir. Nous somme ici à des vitesses moteur de l'ordre de 4000 trs/min. Pendant la phase d'admission les calculs nous donnent une oscilation puis vers la fin du cycle un impact de la lame sur l'admission.

Pour l'essai pratiqué par notre fournisseur la lame n'est maintenu que d'un coté. De l'air pulsé vient l'ouvrir d'environ 10mm puis de l'air pulsé sur l'autre coté vient la claqué sur un siège. Les casses en fatigue ont l'allure ci-dessous:

[imgxxxxxxxxxxxx

Tu as raison Zozo_MP, la lame n'est pas simplement lachée, elle est projetée.

Bonsoir
Les images, c'est bien.
Respecter les règles du forum, c'est mieux :http://forums.futura-sciences.com/te...s-jointes.html

[invitefab76ba7]

J'ai mis les images en PJ.

[Jaunin]

Bonjour,Lilliputien,
Effectivement, Comsol, c'est puissant.
Si vous avez déjà essayé avec ProE, je peux peut-être encore essayer, avec certains modul. Mais sans garantie de résultat.
Votre lame est juste "pincée" entre l'admission et le support, les vis ne la traverse pas.
Elle prend appui sur vos chanfreins ?
Qu'est-ce qu'il l'empêche de sortir ?
Avez-vous la possibilité de mentionner les dimensions de cette plaque en acier ?
Cordialement.
Jaunin__

http://docinsa.insa-lyon.fr/these/20..._chapitre2.pdf

[Zozo_MP]

Bonsoir

Ce que l'on peut remarquer c'est que cela se découpe selon le pointillé et c'est ce détail qui est intéressant.
C'est à dire selon la forme circulaire qui marque la pièce.

Je serais tenter d'avancer une hypothèse qui pourrait paraître hasardeuse mais qui mériterait d'être infirmée.

Si le dessin est exacte et si la gorge que l'on voit est circulaire il est probable que ce n'est pas le placage vers le haut qui provoque l'écrouissage et la création de criques mais c'est certainement la descente.

Si mes déductions sont exact c'est un défaut de jeu entre la pièce noire et la pièce bleue ou plus exactement un défaut d'angle sur la pièce noire et un manque d'arrondi sur les angles du chanfrein.

Dis autrement il y a un effet de levier lorsque la pièce est en bas entre le bord du chanfrein de droite et la gorge de la pièce bleue.
La lame n'a pas sa forme normale en position basse.
Si mon raisonnement est correct il suffirait de mettre des rayons au lieu d'un angle vif et de faire un gorge plus grande et avec une forme mieux adaptée pour que la lame lors de la flexion vers le bas de façon ne soit pas coincées sur la droite par la pièce noire.

Toujours si je ne délire pas trop, vous devriez avoir aussi le même problème sur la partie gauche mais plus tard. Pour l'instant cela ne casse pas à gauche puisque l'autre coté casse avant.

Il y a aussi un problème de lubrification mais à confirmer avec une photo de très bonne qualité.

Pouvez-vous poster une photo de la lame complète et des deux faces. Indiquer SVP la face du dessus (du Haut "H")et dessous. Si pouvez avoir une photo non floue et surtout plus grande, ce serait parfait.

Si vous avez un dessin DAO 3D à l'échelle des trois pièces sous Solidworks ou Inventor 2010 je pourrais confirmer où infirmer mes suppositions et mieux comprendre le problème et aussi sûrement expliquer pourquoi le gauche en encastrement souffre en apparence moins.

Cordialement
.

[Zozo_MP]

Bonsoir

Merci Jaunin_ cela résume bien ce que j'ai tenté d'expliquer avec la génération d'harmonique lors des frottements.

Mais après examen je suis maintenant tenté de penser que le problème n'est pas que là.

Cordialement.

[invitefab76ba7]

Bonjour Jaunin, Zozo_MP

Je n'ai pas eut l'occasion d'utiliser Comsol. C'est notre entité calcul à Budapest qui l'utilise.

Les vis de serrage passe bien au travers de la lame aux quatre coins du support. Le chanfrein n'est pas circulaire.

Le schéma précédent montrait le fonctionnement réel de la lame, celui en pièce jointe le fonctionnement sur le banc d'essai de notre fournisseur.

Les 2 types de lame ont été testés en fonctionnement. Nous n'avons eut aucune casse, nous souhaitons cependant pouvoir donner un "temps de vie" à nos clients.

Les lames sont découpées pour passé sur banc d'essai fournisseur.

Zozo_MP, veuillez m'excuser, c'est sur le crobard en PJ de ce message que nous effectuons les tests en fatigue, pas le précédent. Cependant vous avez écrit des choses fortes intéressantes.

Je ne peux pas vous transmettre de plan ou de modèle 3D.

[Zozo_MP]

Bonjour

Merci pour le retour d'information mais le dessin étant différent et la pièce complète cette fois il me manque trop d'éléments pour dire quoi que ce soit.

Vous êtes pas "mimi" si vous changer les règles du jeu en cours de route

Mes remarques :

Le dessin est trop incomplet.
Il manque les traits pointillés pour les trous ce qui fait que l'on ne peut pas situer le gros trous par rapport à la pièce supérieure et inférieure.

Ceci est important puisque si la flexion se fait sur l'axe du gros trou cela changerait considérablement les conditions de flexion. Idem d'ailleurs si le trou est proche du bord de l'encastrement.

Je note aussi de gros changement dans la pièce inférieure noire en coupe. On ne sait plus ou passe l'air.
La position de la pièce bleue supérieure laisse penser que l'étanchéité n'est pas la même que dans le premier dessin, ni les conditions de buté.

Il faudrait confirmer si lorsque la pièce rouge se soulève elle permet le passage de l'air entre les deux trous de la pièce inférieure ou autre combinaison.

Par ailleurs vous avez écrit que le moteur tourne à 4000 trs/mn sans préciser combien de fois la lame se lève et s'abaisse par tour. Si c'est un moteur quatre temps c'est 1/4 soit 1000 fois par mn.
Si c'est 4000 fois cela fait 67 fois pas seconde ce qui commence à faire beaucoup et me fait penser que nous sommes clairement dans un régime vibratoire.
Si je ne me mélange pas les pieds dans les calculs cela veut dire que le bout de la pièce parcours la distance 67x2x10mm = 1340 mm (1,34 m en mode vibratoire fait d'aller et retour) Tout cela sans que l'on connaisse la vitesse d'ouverture et de fermeture qui n'est fatalement pas linéaire.
Nous ne connaissons pas non plus la pression de l'air dans les deux sens, non plus comment à une telle vitesse il peut ne pas y avoir de rémanence d'air qui ferait amortisseur et modifierais ainsi les conditions d'obturation.

De plus on ne sait rien de l'épaisseur de la pièce, ni de la matière (tôle ressort ou autre).

Petite curiosité personnelle à quoi sert le pan coupé (parti droite de la photo) qui n'a pas la même forme sur les deux photos et m'avait fait penser surement à tord à une pièce cassée.

J'ai coutume de dire que vouloir faire des calculs pour des calculs cela ne sert à rien si ce n'est à enfumer les autres ou se tranquilliser jusqu'au bris de machine.

Il faut connaître tous les paramètres et aussi pouvoir apprécier si la conception du système n'est pas erronée.

Alors et seulement là nos spécialistes du calcul (qui pour l'instant non pas bougé vous le constatez) pourrons vous dire quelle est la méthode la plus appropriée.

Comme je l'ai dit précédemment il manque trop d'informations pour aller plus loin cela dépasse mes maigres connaissances.

Désolé !

Bon courage pour la suite je passe la main.

Cordialement.
.

[invitefab76ba7]

Je me rends bien compte du nombre d'information.

Je me rend compte que nous avons commencé à parler de beaucoup de chose sans aborder ma première question qui concernait la validité des résultats

Mon fournisseur ma donc fait parvenir les résultats suivant l'essai précédement décrit:

1: 387 000 cycle
2: 493 200 "
3: 535 500 "
4: 306 000 "
5: 642 420 "
6: 393 660 "
7: 316 620 "
8: 632 340 "
9: 1 063 440 "
10: 269 820 "
11: 1 296 000 "
12: 410 040 "
13: 1 038 060 "
14: 665 280 "
15: 408 600 "
16: 576 540 "
17: 719 640 "
18: 1 296 000 "
19: 800 100 "
20: 725 940 "

Après avoir passé ces informations sous MiniTab, je peux confirmer que les résultats réponde à une loi normal et qu'ils décrivent une Gaussienne. Au vue de ces résultats rien n'indique un mauvais fonctionnement du banc de test.

Le matériau employé est du Sandvik 7C27Mo2

Regardons du coté des courbes de Wöhler. Une fois étbalie ces courbes permettent de définir pour une contrainte donnée une limite en fatigue suivant une probabilité de fracture.

Ainsi dans l'exemple ci-joint, pour une contrainte de 900MPa on peut s'attendre à une variation entre 55 000 cycle 1 000 000 Mpa échelle logarithmique oblige.

Qu'en pensez-vous?

[Jaunin]

Bonjour, Lilliputien,
Avez-vous la documentation technique de Sanvik sur l'acier inoxydable martensitique au chrome 7C27Mo2, avec ses courbes de Wöhler, tractions, etc. en français ?
Sinon je peux vous faire des copies des pages intéressantes.
Cordialement.
Jaunin__

[invitefab76ba7]

Bonjour Jaunin,

Je serai en effet très intéressé par des informations ce matériaux. Je n'ai que celle de leur site internet

[Jaunin]

Bonjour, Lilliputien,
Voici la documentation, en espérant que cela puis vous aidez.
Cordialement.
Jaunin__

[invitefab76ba7]

Bonsoir Jaunin,

Merci pour la doc, je vais demander à mon fournisseur quelques échantillons cassé afin d'analyser la faciesse de rupture.