Méthodes spectrales pour une analyse en fatigue des structures ...

Résumé
Cette thèse est consacrée au développement de méthodes spectrales de dimensionnement
en fatigue de structures soumises à des environnements aléatoires. Après un
court chapitre introduisant les vibrations aléatoires et la fatigue des métaux, le chapitre
2 traite des méthodes temporelles et spectrales proposées dans la littérature et
applicables à des états de contrainte uniaxiaux. Les performances des méthodes spectrales
par rapport à une méthode temporelle de référence sont analysées au moyen
de simulations numériques. Le chapitre 3 est dédié à l’étude des méthodes spectrales
applicables à des états de contraintes multiaxiaux aléatoires. Une méthode temporelle
de référence permettant de calculer la durée de vie d’une pièce à partir des
historiques des tenseurs des contraintes locaux est présentée. Les résultats obtenus
en appliquant les méthodes spectrales proposées sont comparés à ceux obtenus par
la méthode temporelle de référence lorsque celle-ci est appliquée à des simulations
de Monte-Carlo. Divers critères d’endurance multiaxiaux sont ensuite présentés au
chapitre 4. Deux d’entre eux sont pour la première fois, à la connaissance de l’auteur,
formulés dans le domaine de Fourier. Les nouvelles formulations spectrales sont validées
par rapport aux critères temporels initiaux à partir du modèle éléments finis
d’une structure simple. Le gain de temps qu’apportent ces nouvelles formulations est
mis en évidence. L’ensemble des outils fréquentiels développés dans ces chapitre sont
ensuite appliqués à l’analyse en fatigue de la tuyère divergente du moteur Vulcain II
d’Ariane V. Cette étude est décrite au chapitre 5. Enfin, le chapitre 6 illustre deux
applications possibles des méthodes spectrales en bureau d’études, d’une part, dans le
but de concevoir un système d’amortissement actif des vibrations à l’aide de capteurs
et d’actionneurs piézoélectriques et d’autre part, en vue d’une optimisation structurale
en fatigue multiaxiale aléatoire. Les diverses conclusions de notre recherche sont
rassemblées au chapitre 7.
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