Hugo TRYLA soutiendra le 14 mars 2022 ses travaux de thèse menés au sein du laboratoire MSMP "Évolution des contraintes résiduelles des assemblages soudés sous sollicitations mécaniques - Étude et modélisation", sur le campus d'Aix-en-Provence (amphi J001- 10h30).
Résumé
Les procédés de soudage à l'arc avec apport de matière sont largement appliqués dans l'industrie automobile pour l'assemblage de composants de liaison au sol (LAS) en acier. Une opération de soudage génère d’importants gradients thermiques, métallurgiques et de propriétés mécaniques. Ces gradients sont à l'origine de contraintes résiduelles qui influent sur la tenue en service des structures soudées. L’objectif de cette thèse est d’étudier leurs évolutions sous des sollicitations mécaniques de fatigue.
En se basant sur des études de cas critiques au dimensionnement de composants LAS, trois géométries de structures soudées simples ont été conçues. Les limites d'endurance de chacune des structures ont été déterminées à un million de cycles en traction pure (R=0,1). Des essais de fatigue interrompus, dans le domaine polycyclique, ont été menés sur les trois structures aux limites d'endurance préalablement déterminées. Des cartographies des champs de contraintes résiduelles en surface, avant et après sollicitations ont été réalisées. Ces analyses mettent en évidence l'évolution des contraintes résiduelles dans le domaine polycyclique. En pied de cordon, une diminution de l'ordre de 40% est observée tandis que dans certaines zones des structures, les contraintes subsistent. Des essais in-situ ont permis d'identifier les cinétiques d'évolutions de contraintes à l'échelle des structures. Dans le sens des sollicitations, les contraintes évoluent sous chargement quasi-statique avec des évolutions détectées pour des charges de l'ordre de 10% de la limite d'endurance. Les analyses de contraintes menées sur les trois structures montrent que les évolutions de contraintes résiduelles de soudage sont dues à des effets locaux et structuraux.
Afin d'intégrer le phénomène d'évolution de contraintes résiduelles à la méthodologie de dimensionnement des composants LAS de Stellantis, un modèle phénoménologique a été identifié permettant de prédire les pressions hydrostatiques résiduelles à intégrer dans les calculs de fatigue.
Directeur de thèse L. Barrallier
Encadrante : Lorène Héraud
Mots-clés
Structures soudées, Evolution de contraintes résiduelles, Diffraction des rayons X, Fatigue polycyclique
Composition du jury
- M. Sylvain CALLOCH, Professeur des Universités, IRDL, ENSTA Bretagne (rapporteur)
- M. Manuel FRANCOIS, Professeur des Universités, LASMIS, UTT (rapporteur)
- M. Louis CASTEX, Professeur des Universités émérite, INSA Toulouse (examinateur)
- M. Mohamed EL MAY, Docteur, I2M, ENSAM (examinateur)
- M. Bastien WEBER, Docteur, ArcelorMittal, Maizières-lès-Metz (examinateur)
- M. Philippe BRISTIEL, Docteur, Stellantis, Poissy (examinateur)
- Mme. Lorène HERAUD, Maître de conférences, MSMP, ENSAM (examinatrice)
- M. Laurent BARRALLIER, Professeur des Universités, MSMP, ENSAM (examinateur)
