Glossaire

Fatigue (Fatigue)

Désigne une évolution locale et progressive mais irréversible des caractéristiques mécaniques d'une structure soumise à des contraintes et des déformations variables et répétées.

Ce processus peut conduire à des dommages ou une rupture complète du matériau.

La tenue à la fatigue d'un matériau est approchée par l'étude de son comportement sous l'action de sollicitations répétées insuffisantes individuellement pour provoquer la rupture.

En règle générale, les sollicitations appliquées résultent de la superposition d'une contrainte constante et d'une contrainte variable (qui peut présenter un profil de courbe sinusoïdale, de signal carré, de séquence fixe ou aléatoire,...). Selon les proportions respectives de ces deux contraintes, les effets de la fatigue varient.

Généralement, pour les matériaux métalliques la rupture par fatigue comprend 4 étapes :

• l'endommagement (sollicitations cycliques, ruptures microscopiques) ;
• l'amorçage (formation de criques microscopiques par accumulation de ruptures microscopiques) ;
• la propagation ;
• la rupture statique.

Le phénomène de fatigue concerne, dans le cas général, un matériau sollicité cycliquement en flexion, ou en traction, sans qu'il y ait contact de surface :

• soit dans le domaine de déformation élastique avec un grand nombre de cycles (de 10⁵ à 10⁸) ; c'est la fatigue élastique ;
• soit dans le domaine de déformation plastique avec un nombre de cycles moins élevé (de 10³ à 10⁵) ; c'est la fatigue plastique oligocyclique.

Il existe néanmoins un sous la surface ; elle est associée à des sollicitations de roulement ou de roulement/glissement. phénomène de fatigue de contact : c'est une fatigue superficielle s'initiant à la surface ou à une faible profondeur.

Il est utilisé l'expression "fatigue corrosion" lorsque le phénomène de fatigue apparaît dans une ambiance corrosive.

On parle de la fatigue fretting lorsque le phénomène de fatigue est amorcé par la dégradation de surface provoquée par de microdéplacements de pièces en contact (le fretting).

Le phénomène de fatigue engendre :

• pour les aciers et les alliages de titane, une perte de l'ordre de 50% de la résistance à la rupture ;
• pour les alliages d'aluminium, une perte de l'ordre de 60% de la résistance à la rupture.

Le phénomène de fatigue engendre aussi :

• pour les matériaux composites réalisés à partir de tissus de fibres, une perte dépassant très rarement 40% de propriétés mécaniques ;
• pour les matériaux composites unidirectionnels (fibres à 0°), pratiquement aucune perte ; en effet ils présentent une excellente tenue en fatigue.

Les matériaux métalliques sont particulièrement sensibles à la fatigue.