Contribution à la validation des méthodes de prévision du rochet thermique dans les structures métalliques
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work concerns the steady state assessment in the metallic structures subjected to thermomecanical cyclic loadings in biaxial stress state. The effect of the short time mechanical overloads is also investigated. The first chapter is devoted to a bibliographic research concerning the behaviour of the materials and the structures in the cyclic plasticity. Some works related to the experimental aspect as well as the numerical one for the steady state assessment of such structures are presented. The experimental part of the study is presented in the second chapter. The experimental device was carried out in order to prescribe tension and torsion forces combined with cyclic thermal loading. Some tests was then carried out, among these tests certain include some overloads in tension or torsion. The last chapter describes the numerical calculations using different models (linear isotropic hardening, linear kinematic hardening and elastoviscoplastic Chaboche’s model) and the application of some simplified methods for the ratchetting assessment in the structures. We have considered two categories of methods. The first one is based on an elastic analysis (Bree’s diagram, 3 Sm rule, efficiency rule) and the second one combines elastic analysis and elastoplastic analysis of the first cycle (Gatt’s and Taleb’s methods). The results of this study have enabled: • to validate in the biaxial stress state an expression which takes into account the effect of mechanical short time overloads. • to test the performances of considered models to describe the evolution of the structure during the first cycle and to take into account the effect of short time overloads. Among the considered models, the elastoplastic Chaboche’s model seems to be the most accurate to describe the structure’s behaviour during the first cycles. • to validate some simplified methods. Certain methods based only on elastic analysis (Bree’s diagram and efficiency rule) seem not suitable for the considered kind of structure. On the other hand, Gatt’s and Taleb’s methods give some conservative predictions.
Abstract FR:
Ce travail concerne l’évaluation de l’état limite dans les structures métalliques sous chargement thermomécanique cyclique dans un état biaxial de contraintes. L’effet des surcharges mécaniques accidentelles est également analysé. Le premier chapitre est consacré à une recherche bibliographique dans le domaine du comportement des matériaux et des structures en plasticité cyclique. Des travaux concernant aussi bien l’aspect expérimental que l’aspect numérique pour l’évaluation de l’état limite de telles structures sont présentés. Le deuxième chapitre décrit la partie expérimentale de l’étude. Un dispositif a été conçu et réalisé de façon à pouvoir appliquer une sollicitation mécanique primaire de traction et de torsion combinées à un chargement thermique cyclique. Plusieurs essais ont été réalisés en appliquant également des surcharges primaires de courte durée. Le dernier chapitre concerne les calculs numériques utilisant différents modèles de comportement (isotrope, cinématique et élastoviscoplastique de Chaboche) du matériau et l’application de quelques méthodes simplifiées de prévision du rochet dans les structures. Nous avons considéré des méthodes basées sur l’analyse élastique (diagramme de Bree, règle des 3 Sm, règle d’efficacité), et d’autres basées sur une analyse élastique associée à une analyse élastoplastique du premier cycle (méthodes de Gatt et Taleb). L’ensemble des résultats a permis: • de valider dans le cas biaxial de contraintes une expression qui permet de tenir compte de l’effet des surcharges mécaniques de courte durée. • de tester les performances des modèles de comportement sur l’évolution de la structure au premier cycle et sur la prise en compte de l’effet des surcharges de courte durée. Parmi les modèles considérés, le modèle élastoplastique de Chaboche semble le plus adapté. • de valider les méthodes simplifiées. Les prévisions données par certaines méthodes basées uniquement sur des analyses élastiques (Bree et règle d’efficacité) ne semblent pas toujours conservatives. Par contre, l’utilisation des méthodes de Gatt et de Taleb a donné des prévisions satisfaisantes.