Un expert en plastiques californien présente l’analyse de défaillance d’une chaise en plastique d’un restaurant.
Amusant comme sujet, mais bien réel. Comme quoi les pièces les plus communes peuvent donner lieu à défaillance.
L’article paru dans « ScienceDirect.com « rapporte l’analyse de défaillance d’une tour de grande éolienne qui s’est effondrée en septembre 2008 à Taiwan lors du passage du typhon Jangmi.
Cette étude a fourni des renseignements importants sur les causes de l’effondrement et a permis d’en tirer des leçons qui ont été mises en oeuvre pour la reconstruction de l’éolienne.
Dans ce papier, publié dans la revue « Composites Sciences and Technology« , une application de la méthode des éléments finis étendue (XFEM) est présentée pour réaliser la simulation du délaminage dans les stratifiés de fibres métalliques.
L’étude considère une poutre double en stratifié de fibres métalliques dans lesquelles l’ouverture des fissures en mode I et la propagation des fissures ont été étudiés. La comparaison avec la solution par la méthode des éléments standard de finis (FEM) ainsi que des essais expérimentaux sont présentés. A la connaissance des auteurs, c’est la première fois que la XFEM est utilisée dans l’analyse de la fracture de fibres métalliques stratifiées.
Les résultats ont indiqué que la XFEM pourrait être une technique prometteuse pour l’analyse de défaillance des structures composites.
Encore un cas intéressant d’analyse de défaillance publié par la revue Engeneering Failure Analysis.
Il s’agit cette fois-ci de l’analyse de défaillance d’une roue de turbine haute pression de 2,9 m de diamètre et de 32m3/s de débit maximum. Une partie de la roue s’est rompue en service par fissuration progressive et le morceau éjecter dans la machine a provoqué de nombreux dégâts collatéraux.
L’étude des sollicitations de service a montré que la principale excitation est due à l’interférence entre les aubes en rotation et les aubes fixes ce qui produit de fortes pulsations de pression.
En réalisant une simulation à l’aide d’un modèle éléments finis des principales forces et de la dynamique des structures, les auteurs ont pu déterminer les déformations et les zones de contrainte maximale pendant le fonctionnement de la machine.
Ceux-ci se situent dans le joint en T entre l’ailette et la couronne, là où s’est initié la fissuration d’origine. Le rayon de raccordement de la jonction en T où des fissures initiales ont été détectés a été modifié par la suite.
Titre original de l’article : Failure Analysis of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) Bridge Using Composite Material Failure Theories.
Ce type de pont est très utile en cas de catastrophe naturelle. Dans cet article il est fait état de l’étude théorique d’un pont construit en sandwich CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) et de nid d’abeille d’aluminium utilisés respectivement comme peau et noyau. L’utilisation de ces matériaux devrait permettre de réduire considérablement le poids sans diminuer les performances globales. Des courbes d’effort autorisés ont été générées au cours de l’étude en faisant appel à la théorie de la rupture des matériaux composite et aux modes de défaillance potentiels. Les résultats obtenus montrent que les contraintes sont admissibles dans les gammes d’effort-déformation et que par conséquent un tel pont serait capable de supporter les charges prévues avec un bon facteur de sécurité.
Les rails sont réalisés par roulage à chaud et présentent des déviations (ondulations) résiduelles par rapport à la forme parfaite attendue. Ces déviations, qui ne doivent pas être confondues avec le phénomène d’ondulation qui arrive en service principalement dans des courbes serrées, ont des longueurs d’ondes plus longue que 1 m et peuvent provenir de vibrations du sol, d’affaissement du ballast en raison des vibrations excessives des superstructures, des contraintes excessives dans les bogies.
L’article relate une étude réalisée à l’université de Florence en Italie ayant pour but de mettre au point une technique de contrôle in situ de ces déformations résiduelles sur les rails installés.
L’étude « Tapures de trempe : compréhension des mécanismes de fissuration » réalisée au Cetim, vise à apporter des fondements techniques à l’ensemble des « us et coutumes » pratiqués dans les ateliers de production pour éviter les tapures de trempe après chauffage superficiel par induction.
L’objectif de l’étude est donc de mieux comprendre l’apparition de ces tapures, en se basant sur la genèse des contraintes de traction en fin de zone affectée thermiquement. Les différents essais réalisés ont permis de conclure que, outre l’influence des concentrations de contraintes d’ordre géométrique (forme de la pièce, état de surface), deux paramètres sont à prendre en compte dans le phénomène d’apparition des tapures : la capacité plastique du matériau partiellement ou non transformé et la mise en contrainte de compression de la structure, suite à des processus thermo-cinétiques et métallurgiques. La maîtrise de la cinétique de refroidissement des pièces en tenant compte de la trempabilité de l’acier et de l’état métallurgique du matériau avant chauffage superficiel apparaît primordiale.
Attention, le rapport de cette étude est réservé aux cotisants du Cetim
Un article très complet sur les causes de défaillances des coussinets de paliers de moteurs automobiles et les solutions pour les éviter.
Causes principales des défaillance prématurée des paliers
Saletés ………………………………….. 45,4%
Mauvais assemblage …………………….. 12,8%
Désalignement …………………….. 12,6%
Lubrification insuffisante …………. 11,4%
Surcharge ………………………… 8,1%
Corrosion ………………………….. .3.7%
Finition impropre du palier ………… 3,2%
Autres ………………………………… .2.8%
Recherchant sur la « toile » des illustrations sur la rupture semi-fragile, je suis tombé sur une source étonnante. Il s’agit d’une épreuve de Sciences Industrielle d’un Lycée Jacques Amyot datant de 2001.
Le travail suggéré au candidat est de préciser les causes du naufrage à partir de documents fournis :
Les résultats sont étonnants, je vous laisse les découvrir et les commenter.
Pour ceux qui voudraient mieux comprendre comment interviennent les dislocations et les défauts sur la plasticité d’un matériau soumis à sollicitations, je leur conseille de voir le diaporama de L. Barrallier de l’ENSAM Aix en Provence.
