Qu'est-ce que Fatigue cyclique ?
L'essai de fatigue cyclique est un essai dans lequel des charges répétées contrôlées par la déformation, plutôt que par la contrainte, sont appliquées, et le comportement du matériau est examiné généralement dans la région de la fatigue par cycle faible. Des boucles d'hystérésis sont enregistrées.
Objectif de Fatigue cyclique
L'objectif est de déterminer la durée de vie et le comportement de durcissement/ramollissement sous des charges répétées de forte amplitude où la déformation plastique prédomine.
À quels produits Fatigue cyclique s'applique-t-il ?
- Composants de turbine fonctionnant à haute température
- Raccordements de réservoirs et de tuyaux sous pression
- Pièces de moteur automobile
- Détails structurels soudés
Dans quels secteurs Fatigue cyclique est-il utilisé ?
Normes relatives à Fatigue cyclique
- ASTM E606
- ISO 12106
- ISO 12111
Conditions de Fatigue cyclique
- Mode de contrôle
- Amplitude de déformation totale contrôlée
- Forme d'onde
- Généralement triangulaire ou sinusoïdale, à vitesse de déformation constante
- Rapport de déformation
- Rε = εmin/εmax ; généralement −1 (entièrement inversé)
- Température
- Température ambiante ou température élevée selon les spécifications
Équipement pour Fatigue cyclique
- Machine d'essais servo-hydraulique
- Extensomètre de haute précision
- Four chauffé par induction ou par résistance
- Système d'acquisition de données et d'enregistrement d'hystérésis
Exigences d'échantillon pour Fatigue cyclique
- L'éprouvette doit avoir une géométrie adaptée au chargement axial qui empêche le flambement
- La surface doit être polie et exempte de contraintes résiduelles
- Au moins trois échantillons par niveau de souche sont recommandés
- La région de fixation de l'extensomètre doit être préparée
Durée de Fatigue cyclique
Étant donné que le nombre de cycles est faible, un seul échantillon prend généralement des heures ; le total pour différents niveaux de contrainte peut s'étendre sur plusieurs semaines.
Procédure de Fatigue cyclique
- 1L'éprouvette est mesurée et montée axialement dans la machine.
- 2L'extensomètre est installé et le contrôle de déformation est vérifié.
- 3Si nécessaire, la température d'essai est atteinte et stabilisée.
- 4Un chargement répété est démarré à l'amplitude de déformation définie.
- 5Des boucles d'hystérésis sont enregistrées ; la boucle de demi-vie est déterminée.
- 6La charge continue de se fracturer et le nombre de cycles est enregistré.
Critères d'acceptation de Fatigue cyclique
Le critère d'acceptation est donné dans la spécification comme un nombre minimum de cycles à une amplitude de déformation spécifiée.
Évaluation des résultats
L'amplitude de contrainte et l'amplitude de déformation plastique sont extraites de la boucle d'hystérésis de demi-vie. Le comportement au durcissement ou au ramollissement est évalué séparément.
Rapport de Fatigue cyclique
- Norme appliquée
- Amplitude, rapport et taux de déformation
- Température d'essai
- Nombre de cycles jusqu'à la fracture
- Boucles d'hystérésis et données de demi-vie
Accréditation
EUROLAB détient une accréditation internationalement reconnue obtenue auprès des organismes d'accréditation parties aux accords de reconnaissance multilatérale de l'IAF et de l'ILAC, selon ISO/IEC 17025 pour les tests en laboratoire, ISO/IEC 17020 pour l'inspection et la surveillance, et ISO/IEC 17021-1 et ISO/IEC 17065 pour la certification des systèmes et des produits. Cette chaîne garantit que les rapports et certificats délivrés sont acceptés dans le monde entier.
La possibilité de proposer ce test dans le cadre d'une accréditation dépend de votre produit et de la norme appliquée ; l'accréditation étant méthodologique, le périmètre est confirmé par écrit au stade du devis.
Portée et autorisationsRèglements connexes
- Normes de conception de composants haute température
Mekanik Testler — Que couvre ce domaine d'essai ?
La section ci-dessous décrit le domaine auquel appartient l'essai Fatigue cyclique ; les conditions et critères d'acceptation de cet essai figurent dans les sections ci-dessus. Le périmètre propre à votre produit est confirmé par écrit au stade du devis.
Les essais mécaniques mesurent le comportement d'un matériau ou d'une pièce sous force. La famille va de la charge statique (traction, compression, flexion) au comportement dépendant du temps (fatigue, fluage), en passant par la dureté et l'usure jusqu'à la ténacité à la rupture.
Le point commun de ces essais est que le résultat est rapporté comme une PROPRIÉTÉ DE MATÉRIAU. La limite d'élasticité ou la dureté ne sont pas une décision de conformité ; ce sont des données numériques auxquelles la conception et la norme produit se compareront. Les rapports d'essais mécaniques constituent donc généralement une donnée d'entrée pour une décision d'ingénierie plutôt que pour un agrément produit — choix du matériau, coefficient de sécurité, prévision de durée de vie.
La distinction entre comportement statique et dynamique est la clé pour comprendre ce domaine. Une pièce peut sembler totalement non sollicitée sous charge statique et pourtant se rompre sous chargement répété ; la rupture par fatigue survient à des contraintes bien inférieures à la limite d'élasticité et ne donne aucun avertissement. Pour les pièces tournantes, vibrantes ou soumises à un chargement cyclique, un essai de traction seul n'est donc pas une preuve suffisante.
Les conditions d'essai déterminent le résultat, ce qui est essentiel pour la lisibilité du rapport : géométrie de l'éprouvette, vitesse de chargement, température, conditionnement et dispositif de serrage. Le même matériau donne des valeurs différentes selon les conditions. Dans les plastiques, l'effet de vitesse est très marqué, dans les métaux l'effet de température ; dans les composites, l'orientation de l'éprouvette change entièrement le résultat.
La dureté est la mesure la plus mal utilisée dans ce domaine. Étant rapide, proche du non destructif et peu coûteuse, elle est souvent utilisée à la place de la résistance. Des tables de conversion dureté-résistance existent, mais elles sont APPROXIMATIVES et dépendent du groupe de matériaux ; les utiliser comme seule preuve dans l'acceptation des matériaux est une erreur.
Le volet de la mécanique de la rupture exige une compétence spécifique. Les mesures de ténacité à la rupture et de vitesse de propagation des fissures de fatigue permettent de calculer combien de temps durera une structure fissurée ; elles sont la base de la conception tolérante aux dommages dans des domaines tels que les équipements sous pression, les structures aéronautiques et les pipelines.
Groupes de méthodes dans ce domaine
Essais statiques
Traction, compression, flexion, cisaillement et torsion. On obtient la limite d'élasticité et la résistance à la traction, l'allongement et le module d'élasticité.
Essais de choc
Choc entaillé Charpy et Izod ; le comportement de transition ductile-fragile du matériau est déterminé en fonction de la température.
Dureté
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore et microdureté. Utile pour la profondeur de traitement de surface et les différences locales de résistance.
Fatigue
Fatigue axiale contrôlée en force et en déformation, fatigue en flexion ; courbes S-N et limite d'endurance.
Fluage et relaxation des contraintes
Comportement sous charge à long terme à haute température ; déterminant pour les matériaux de chaudières, turbines et équipements sous pression.
Mécanique de la rupture
Ténacité à la rupture en déformation plane, intégrale J, CTOD et vitesse de propagation des fissures de fatigue.
Usure et frottement
Abrasion Taber et tambour rotatif, mesures du coefficient de frottement.
Confusions fréquentes dans ce domaine
- Calculer la résistance à partir de la dureté est approximatif ; cela ne peut être utilisé comme seule preuve dans l'acceptation des matériaux.
- Une résistance statique suffisante ne démontre pas la résistance à la fatigue ; une pièce soumise à charge cyclique nécessite un essai distinct.
- Si la vitesse et la température d'essai ne sont pas indiquées, le résultat n'est pas comparable — en particulier pour les polymères et les composites.
- Une éprouvette d'essai et la pièce réelle peuvent ne pas donner la même valeur ; l'orientation de moulage, les lignes de soudure et les différences de traitement de surface ont toutes un effet.
- Une valeur de résistance donnée pour un composite sans préciser l'orientation de l'éprouvette n'a pas de sens.
- Les équivalents ASTM et ISO mesurent la même grandeur mais utilisent des géométries d'éprouvette différentes ; les résultats ne sont pas considérés comme directement équivalents.
Quelles décisions ces résultats étayent
- Vérification de conception et sélection des matériaux
- Contrôle des matières entrantes et agrément fournisseur
- Satisfaction des exigences mécaniques de la norme produit
- Analyse de défaillance, prédiction de durée de vie et calcul de tolérance aux dommages
- Vérification des procédés de traitement thermique et de surface
Tests associés
Questions fréquentes sur Fatigue cyclique
Quelle est la différence entre l'essai de fatigue et l'essai de fatigue cyclique ?
L’essai de fatigue classique est généralement sous contrainte contrôlée et à cycles élevés. La fatigue cyclique est contrôlée par la déformation et présente un cycle faible, représentant des conditions dans lesquelles la déformation plastique prédomine.