Etude numérique et expérimentale du dévissage spontané des assemblages vissés

• Auteur / Autrice : Mehdi Zarwel
• Direction : Louis Jézéquel, Sébastien Besset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique - génie mécanique - génie civil
• Date : Soutenance le 14/09/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Jacques Sinou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Louis Jézéquel, Sébastien Besset, Philippe Dausse
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Evelyne Aubry-Barottin, Sébastien Berger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Assemblages (construction)

Mots clés libres

Dévissage spontané

Liaison vissée

Micro-glissement

Méthode des éléments finis

Self-loosening

Threaded fasteners

Localized slip

Finite element method

Résumé

Aujourd’hui, l’allègement des structures remet régulièrement en cause l’irréversibilité des assemblages vissés et boulonnés, qui peuvent dévisser sous sollicitations transverses. Ce phénomène, qualifié de dévissage spontané, est en effet devenu l’une des principales causes de rupture en service des composants. Malgré cela, il n’existe pas de critère prédictif permettant d’évaluer la tenue au dévissage spontané contrairement à la fatigue. Ceci résulte d’une compréhension limitée des mécanismes du dévissage. Dans l’industrie automobile, de nombreuses études ont déjà été entreprises pour accroître les connaissances sur le sujet. Dans ce travail, des essais ont été conduits sur un banc de type Junker pour différentes configurations d’un assemblage vissé, dans le but de comprendre l’effet de chacun des principaux paramètres de la liaison filetée sur la résistance au dévissage. Les résultats obtenus ont aussi servi à la vérification d’un modèle numérique de l’assemblage testé, basé sur la méthode des éléments finis. Ce dernier a offert l’opportunité d’analyser en détail la phénoménologie, de manière à améliorer la compréhension. Les résultats numériques ont été utilisés pour valider une formulation analytique reposant sur une modélisation mécanique de la vis, qui permet de prédire la tenue au dévissage. La précision du critère de tenue suggère de poursuivre le travail accompli à partir des différentes pistes identifiées.

Today, light weight design questions more and more the irreversibility of bolted and screw joints, which can loosen under transverse vibrations. This is the self-loosening, which has indeed become one of the most widespread origins of failure during lifecycle of components. Despite this, there is no criterion to predict self-loosening in design unlike fatigue. This is due to incomplete understanding of self-loosening mechanisms. In car industry, many efforts have already been carried out to extend the knowledge on the subject.In this work, experimental tests have been performed on a Junker-like test setup for different configurations of a screw joint in order to understand the effect of each main threaded fastener parameters on the loosening resistance. The obtained results have also served to check a numerical modelisation of the tested assembly based on the finite elements method. This latter has provided the opportunity to analyse in detail the phenomenology, so as to improve thus its understanding. Numerical results have been used to validate an analytic formula developed to predict the loosening resistance and based on a mechanical modelisation of the screw. The precision of the proposed safety criterion suggests to pursue the work done with the different identified tracks.