TD ingenierie des materiaux V1

e r E4-2 : Comportement en fatigue d’un bras de suspension automobile La fonte à graphite sphéroïdale (fonte GS) est utilisée dans l’industrie automobile pour la fabrication des bras de suspension, sa limite d’élasticité Re est égale à 350MPa et sa limite à rupture à 500MPa. Ce matériau de fonderie présente des porosités inhérentes au procédé d’élaboration que l’on nomme « retassures » (manque de métal observé en fin de solidification et dû à la contraction du métal lors de la solidification ). Afin de caractériser la tenue en fatigue des bras de suspension, une étude de ce matériau est réalisée en laboratoire. Les retassures débouchant à la surface de la pièce peuvent être assimilées à des fissures de fatigue préexistantes de profondeur a0. La taille de ces porosités donnant lieu à la formation de la fissure principale varie suivant le lot de fabrication entre a0 = 50µm et a0=500µm. Un étude a alors été menée sur des éprouvette pré-entaillés ayant des défauts de même taille et dont le facteur d’intensité de contrainte est donné par : K I = 1,122.σ πa = 2σ a 1 R2N . =& σ . σ a bras de suspension σ E4-2-1 E4-2 : Comportement en fatigue d’un bras de suspension automobile e Des essais de fissuration en fatigue ont permis d’identifier les paramètres C et n de la loi de Paris : C = 2.10-11 et n = 2,5. Pour un rapport de charge Rσ = 0 et ∆σ = 300MPa, la rupture se produit lorsque la fissure principale atteint une profondeur critique ar = 2.5 mm. Pour deux lots contenant respectivement des fissures de a0 = 50µm et a0 = 500µm, on peut tracer les deux courbes de durées de vie suivantes : Rσ = 0 Af5 (50p) ----- (MPa) AfUCrum) E4-2-2 e E4-2 : Comportement en fatigue d’un bras de suspension automobile Questions : 1- Déterminer le facteur d’intensité critique Kc entrainant la rupture et les limites de fatigue pour les deux types d’éprouvettes pour un rapport de charge Rσ = 0. 2 - Pour une variaion de contrainte ∆σ = 300 MPa et un rapport de charge Rσ = 0, déterminer par le calcul l’intervalle de durée de vie de deux lots d’éprouvettes contenant des fissures comprises : • entre 50 et 100 µm (lot 1) • entre 450 et 500 µm (lot 2) Commenter l’effet de la taille des porosités sur la résistance en fatigue. E4-2-3 Loi de Paris = R = Tmin Umax 2 . 21K" - mon Vra Kmin avec avec 1K = Kmax-Kmin AU UmaxTmin = Kestlie ala tenacite = 300 = [Umax Umin) 2 Umax Congueur de fissure augmente la limite de da C(R) 2 = On resout puis on = (DN) trouve a Es Ap 90 # [c O ↳ A 4] = = = 2 5mm . 50pm = = G = 25 . 50 . . (D)m 10-m 108m = me Mp NR : = 4000 4300 butale 90 MPar 0 Omin = O (E diminus) on La V de · la taille des trous cbrjmdN . cycles (450 . cycles La ne MParm . a = AN d = 290 MPa = temps sur l'augmentation . = Ko = = Ry = fatigue AyU Af (50, m) 12 U by (500, m) Au bout de combien de Car 30 DKK = 2 Wa R . = : = : = = 300 MPa = Ktc 24On AN KE c'estle nombre qui permet de la propagation : Lumina . : Loi de Paris Sandale 500, m) a (50 a100 m) de