essai de fatigue dynamique

Cours
ESSAI DE FATIGUE
DYNAMIQUE
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I. Introduction
Les matières plastiques sont fréquemment sollicitées sous des contraintes d'amplitude et de type
divers (traction - compression, flexion, torsion).
De telles contraintes peuvent avoir des origines très diverses. Les contraintes ondulatoires sont
provoquées par l'alternance des forces fonctionnelles qui résultent du rythme de travail des
machines, par l'action des forces d'inertie sur des pièces qui accomplissent un mouvement de va et
vient ou qui subissent une rotation non équilibrée.
II. Méthodes
Le but des épreuves est de déterminer la contrainte maximum applicable à un produit supportant un
nombre de cycles fixé (106 - 107 cycles).
Les essais de fatigue vont tenter de simuler les
conditions d'exploitation mécanique des pièces.
Il est nécessaire de considérer tous les
phénomènes liés à cette épreuve et influençant
la tenue du matériau.
-
amplitude de la contrainte
type de contrainte
mode de sollicitation (ondulée, répétée ou
alternée). .
fréquence des sollicitations
géométrie et finition des éprouvettes
environnement.
Mode de sollicitations sinusoïdales :
Définition des grandeurs associées à un cycle
de contrainte de fatigue
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ESSAI DE FATIGUE
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III. Résultats
Les courbes de Wohler sont obtenues en
déterminant le nombre de cycles à la rupture
d'une dizaine d'éprouvettes pour chacun des
4 à 5 niveaux de contrainte dynamique
choisis.
La moyenne des valeurs du nombre de
cycles à la rupture est rapportée en fonction
de l'état de contrainte appliquée et du
nombre de cycles.
On peut ainsi faire apparaître une valeur de
contrainte maximum pour laquelle la durée
de vie est infinie (courbe asymptotique). Ce
phénomène n’est pas toujours vérifié pour
les matières plastiques.
IV. Comportement des polymères en fatigue
Le caractère viscoélastique des polymères conduit à une perte de travail au sein du matériau à
chaque cycle. Le matériau consomme donc une partie du travail fournit et s’échauffe : c’est le
frottement interne.
Cet échauffement peut être suffisant pour amener le matériau à une température supérieure à la
transition vitreuse par exemple avec pour conséquences la diminution très nette du module.
Quelque soit la température du milieu ambiant, la température interne du matériau peut être
beaucoup plus élevée.
V. Exploitation
Le diagramme ci-dessous permet de
comparer les matériaux du point de vue de
leur résistance à la flexion alternée des
pièces moulées, il faut considérer que cette
propriété peut être influencée non
seulement par le degré de cristallinité, le
poids moléculaire moyen, la teneur en
humidité, les orientations dépendant de la
méthode de fabrication, mais aussi par des
tensions spécifiques, la qualité de la
transformation et de l'usinage.
VI. Conclusion
Bien que longs et coûteux, ces essais permettent de percevoir le comportement du matériau soumis
à une fatigue cyclique. Il ne faut pas oublier que les matières plastiques sont dotées de propriétés
viscoélastiques et ce fait entraîne certaines particularités (écoulement matière, fluage, échauffement
interne, variations des propriétés mécaniques) lors de l'épreuve.