Essai de fatigue en laboratoire
Vous souhaitez caractériser vos matériaux grâce à un essai de fatigue matériau ?
Qu'est-ce la fatigue d'un matériau ?
La fatigue d’un matériau désigne le phénomène de détérioration progressive et finalement la rupture d’un matériau sous l’effet de charges répétées qui sont généralement inférieures à la charge maximale que le matériau peut supporter en une seule application.
Ce processus de fatigue est particulièrement pertinent pour les matériaux utilisés dans des structures ou des composants soumis à des cycles de charge répétés au cours de leur utilisation normale, comme dans l’aéronautique ou l’automobile.
Qu’est ce qu’un essai de fatigue ?
Un essai de fatigue de matériaux aussi appelé essai d’endurance est une procédure effectuée en laboratoire qui consiste à tester la résistance d’un matériau sous des charges répétitives.
Ce test mécanique est utilisé pour comprendre comment un matériau se comporte lorsqu’il est soumis à une contrainte continue, qui peut conduire à l’endommager au fil du temps. Ces essais de fatigue sont menés en appliquant des contraintes répétitives au matériau afin de simuler des cycles de charge similaires à ceux rencontrés dans des conditions réelles.
Pourquoi étudier l'endurance de vos matériaux ?
Si les caractéristiques déterminées lors d’un essai dynamométrique conventionnel de type traction, résilience ou flexion permettent d’apprécier les propriétés mécaniques d’un matériau, elles ne suffisent pas pour connaître son comportement à des cycles répétitifs d’efforts.
En effet, si une pièce ou une structure est soumise à des contraintes cycliques (généralement des millions de cycles, comme dans l’industrie aéronautique (train d’atterrissage), ferroviaire (roues, bogies), elle peut rompre sous ces sollicitations répétitives, même largement inférieures à la charge maximale ou à la limite élastique. L’intérêt de mettre en œuvre des essais de fatigue et d’endurance est d’apprécier l’endurance du matériau, et donc sa qualité.
Cette forme de « vieillissement accéléré » permet de :
- mieux connaître l’espérance de vie du produit et le cycle de vie
- déterminer une durée de garantie adaptée
- élaborer un calendrier de maintenance préventive
- mettre en évidence les zones d’usures, les points de rupture et les faiblesses mécaniques
Tout ceci permet d’envisager des évolutions de conception pour améliorer la robustesse et la fiabilité du produit.
Les matériaux soumis aux essais de fatigue
Les matériaux sont soumis à des essais de fatigue en laboratoire pour assurer leur durabilité et leur résistance à l’usure. Les différents types de matériaux qui subissent ces essais comprennent : les métaux, les composites, les polymères…
Les industries notamment de l’aérospatiale ou l’automobile, utilisent des essais de fatigue pour déterminer les propriétés mécaniques d’un matériau ou d’une structure, afin de garantir leur fiabilité et leur durabilité dans des conditions d’utilisation réelles et répétitives.
Le laboratoire FILAB vous accompagne dans la réalisation d'essai de fatigue matériau
Pourquoi choisir FILAB pour l'étude de l'endurance de vos matériaux
Présentant une expérience significative dans la réalisation de ce type d’essai, FILAB vous accompagne dans le cadre de vos besoins de caractérisation d’endurance de vos matériaux.
Nos prestations d’essai de fatigue de matériaux
Le principe de ces essais est relativement simple puisqu’il consiste à reproduire de manière cyclique les contraintes mécaniques subies durant toute la durée de fonctionnement de la pièce. Regroupés sous les termes essais de fatigue de matériaux, on citera notamment parmi les plus courants :
Nos services complémentaires d’analyse de défaillance
Le laboratoire FILAB dispose d’une expertise en analyse et étude de défaillance. Retrouvez nos différentes prestations :
Pour aller + loin
FAQ
Dans quel contexte réaliser un essai de fatigue ?
Lorsque vous créez des produits ou des pièces, vous souhaitez qu'ils soient résistants et durables. C'est pourquoi il est important de tester l'endurance de vos matériaux. En laboratoire, nous utilisons diverses méthodes pour déterminer la résistance d'un matériau, telles que la fatigue, la rupture et la contrainte.
Quelles sont les méthodes d'analyses complémentaires ?
L’étude des faciès de rupture générés par les essais de fatigue constitue également une source d’information importante, par la détermination du nombre de cycles de fatigue appliqués. Cela permet d’obtenir le nombre de cycles de fatigue jusqu’à l’apparition de la fissure. Ces examens de faciès de rupture sont mis en œuvre par Microscopie Electronique à Balayage couplée à une microsonde (MEB-EDX).
Quelle différence entre essai de fatigue et essai d'endurance sur matériaux en laboratoire ?
Les essais de fatigue et les essais d'endurance sont deux méthodes utilisées pour tester la résistance des matériaux en laboratoire, mais elles diffèrent par leurs objectifs et procédures.
Les essais de fatigue visent à évaluer la résistance d'un matériau à des contraintes cycliques répétées, qui sont appliquées jusqu'à ce que des fissures apparaissent ou que le matériau rompt, permettant de mesurer sa durée de vie en nombre de cycles. Cela aide à construire des courbes de Wöhler, qui montrent la relation entre l'amplitude de contrainte et la durabilité du matériau.
Les essais d'endurance, en revanche, testent la capacité d'un matériau à supporter une contrainte constante sur une longue période sans céder. Une charge constante est appliquée, et le temps pendant lequel le matériau résiste avant de rompre est mesuré. Cela permet de déterminer la limite d'endurance, ou la contrainte maximale qu'un matériau peut supporter de manière indéfinie sans faillir.
Comment détecter le phénomène de fatigue de matériau ?
Pour les industries, détecter la fatigue des matériaux permet de prévenir les défaillances et garantir la sécurité et la fiabilité des produits.
La fatigue commence souvent par la formation de fissures à des endroits où les contraintes sont concentrées. Ces fissures peuvent ensuite se propager progressivement sous l'effet de cycles de charge répétés. L'environnement peut affecter la fatigue des matériaux. Par exemple, des conditions corrosives ou des températures extrêmes peuvent accélérer la propagation des fissures.
Pour évaluer la résistance à la fatigue d'un matériau, des essais spécifiques sont réalisés, où des échantillons sont soumis à des cycles de charge répétés jusqu'à ce qu'une rupture se produise. Après la rupture, une analyse fractographique de la surface peut révéler des motifs qui précisent la défaillance.
