Thèse soutenue

Caractérisation expérimentale et modélisation du comportement en fatigue à grand nombre de cycles des structures soudées : application aux engins de manutention
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Auteur / Autrice : Hugo Heyraud
Direction : Franck MorelCharles MareauCamille Robert
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique-matériaux (AM)
Date : Soutenance le 05/07/2021
Etablissement(s) : Paris, HESAM
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire LAMPA (Laboratoire Arts et Métiers ParisTech d’Angers) - Laboratoire LAMPA (Laboratoire Arts et Métiers ParisTech d’Angers)
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
Jury : Président / Présidente : Pierre Yves Manach
Examinateurs / Examinatrices : Franck Morel, Charles Mareau, Camille Robert, Yves Nadot, David Thévenet, Fabien Lefèbvre, Daniel Bellett
Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Nadot, David Thévenet

Résumé

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La structure des engins de manutention Manitou est composée de deux assemblagesmécano-soudés, le châssis et la flèche, soumis à des chargements variables et complexes au coursde l’utilisation des machines. Le dimensionnement en fatigue des structures soudées est donc unenjeu majeur, pour Manitou, afin d’assurer la résistance en fatigue des machines, à minima pour10000 heures de fonctionnement. L’objectif du présent travail est de proposer une approche dedimensionnement en fatigue des assemblages soudés plus adaptée que la méthode actuellementutilisée. La mise en place d’une méthode de dimensionnement nécessite, dans un premier temps,de réaliser une campagne d’essais sur des structures élémentaires représentatives des structuresréelles afin de caractériser leur résistance à la fatigue. Ensuite, la fatigue des matériaux étantun phénomène local, la connaissance des champs mécaniques locaux au niveau des cordonsest nécessaire pour calculer un critère de fatigue. De ce fait, une modélisation multiéchelleadaptée aux structures de grandes dimensions est mise en place. Les différents résultats d’essaissont alors utilisés pour identifier un critère de fatigue, calculé à partir des champs mécaniqueslocaux, adapté aux structures étudiées. L’influence de la géométrie du cordon de soudure, ducomportement matériau et du champ de contraintes résiduelles sur la résistance à la fatiguesont ensuite analysés et l’influence du rapport de charge est discutée. Finalement, le modèle estconfronté à des essais réalisés sur une structure complexe permettant de discuter de la validité del’approche mise en place.