Qu'est-ce que Fatigue oligocyclique ?
Dans l'essai de fatigue à cycle faible, une charge répétée à déformation contrôlée impliquant une déformation plastique est appliquée à l'éprouvette. La boucle contrainte-déformation (hystérésis) est enregistrée à chaque cycle. La vie est généralement de l’ordre de dizaines de milliers de cycles ou moins.
Objectif de Fatigue oligocyclique
L'objectif est de déterminer le comportement du matériau sous sollicitations répétées dans le domaine plastique (durcissement ou ramollissement cyclique) et sa durée de vie. Il est utilisé pour les pièces soumises à un petit nombre de cycles de charge sévères, tels que les cycles thermiques, les cycles de décollage-atterrissage et les cycles de charge lourde.
À quels produits Fatigue oligocyclique s'applique-t-il ?
- Disques et aubes de turbine
- Raccordements de réservoirs et de tuyaux sous pression
- Composants du moteur
- Équipements pour centrales nucléaires et électriques
- Détails structurels soudés
Dans quels secteurs Fatigue oligocyclique est-il utilisé ?
Normes relatives à Fatigue oligocyclique
- ISO 12106 (matériaux métalliques — essais de fatigue axiale sous contrainte contrôlée)
- ASTM E606 (essais de fatigue à déformation contrôlée)
- ASTM E2207 (fatigue axiale-torsionnelle)
- ISO 12111 (fatigue thermomécanique contrôlée par déformation)
Conditions de Fatigue oligocyclique
- Contrôle
- Amplitude de déformation totale contrôlée
- Rapport de déformation
- Du cahier des charges ; généralement complètement inversé
- Forme d'onde et taux
- Défini dans la norme ; indiqué séparément si des effets de température s'appliquent
- Grandeurs mesurées
- Boucles d'hystérésis, réponse aux contraintes cycliques, cycles jusqu'à la rupture
Équipement pour Fatigue oligocyclique
- Système de test servohydraulique en boucle fermée
- Extensomètre haute résolution
- Four de chauffage ou système à induction (pour essais à chaud)
- Système d'acquisition de données à grande vitesse
- Dispositif de vérification de l'alignement
Exigences d'échantillon pour Fatigue oligocyclique
- La géométrie de l'éprouvette et la qualité de la surface doivent être conformes à la norme.
- Une conception d'éprouvette empêchant le flambage en compression doit être choisie.
- Il faut s'assurer que les bords des couteaux de l'extensomètre ne marquent pas l'échantillon.
- Un échantillon distinct est nécessaire pour chaque niveau de contrainte.
- Lors des essais à chaud, la température de l'éprouvette doit être mesurée directement sur l'éprouvette.
Durée de Fatigue oligocyclique
Parce que la vie est courte, le test d’un seul spécimen dure de l’ordre de quelques heures. Étant donné que de nombreux spécimens à différents niveaux de contrainte sont nécessaires, l’étude globale s’étend sur plusieurs jours ; les temps de chauffage s'ajoutent à cela à haute température.
Procédure de Fatigue oligocyclique
- 1L'éprouvette est usinée, mesurée et montée alignée dans la machine.
- 2L'extensomètre est placé sur la longueur de référence de l'éprouvette.
- 3L'amplitude de déformation et la forme d'onde sont définies.
- 4Le chargement cyclique est démarré et les boucles d'hystérésis sont enregistrées.
- 5L'évolution de la réponse au stress cyclique est surveillée.
- 6L'essai se termine à la chute de charge ou à la rupture définie.
- 7La courbe contrainte-déformation cyclique et les données de durée de vie sont dérivées.
Critères d'acceptation de Fatigue oligocyclique
La norme de méthode définit la manière dont le test est effectué, et non le résultat. La limite d'acceptation provient de la norme matériau, de la spécification du produit ou du dessin technique du client ; cette page ne donne donc aucune limite numérique.
Évaluation des résultats
Les résultats sont évalués sous forme de relation amplitude de déformation-durée de vie et généralement modélisés en séparant les composants élastiques et plastiques. Le comportement de durcissement ou de ramollissement cyclique est rapporté séparément et utilisé directement dans les calculs de conception.
Rapport de Fatigue oligocyclique
- Identification de l'échantillon, type de matériau et numéro de coulée/lot, le cas échéant
- Géométrie de l'échantillon, dimensions et méthode de préparation
- Conditions standards et d’essai appliquées
- Température de test et conditions ambiantes
- Valeurs mesurées et grandeurs calculées
- Photographies de la surface de la fracture ou de l'indentation (le cas échéant)
- Incertitude de mesure (si demandé)
- Une déclaration selon laquelle le résultat s'applique uniquement au spécimen soumis pour test
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
- EN 10204 (documents de contrôle des produits métalliques)
- Règlement UE 305/2011 sur les produits de construction (pour les produits utilisés dans la construction)
- Des normes harmonisées appliquées selon la famille de produits
Mekanik Testler — Que couvre ce domaine d'essai ?
La section ci-dessous décrit le domaine auquel appartient l'essai Fatigue oligocyclique ; 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 oligocyclique
Pourquoi est-il contrôlé par la contrainte ?
Lorsque la déformation plastique domine, une charge contrôlée par la contrainte provoque un allongement cumulatif dans l'éprouvette et l'essai devient incontrôlé. Le contrôle de la contrainte maintient le cycle stable.
Le résultat peut-il être combiné avec des données à cycle élevé ?
Les deux régimes reposent sur des mécanismes différents, mais il existe des modèles de vie qui utilisent les deux ensemble dans la conception. Leur combinaison nécessite que les deux régimes aient été mesurés avec leurs propres méthodes respectives.