Fatigue (matériau)

• Cette page est en travaux par Manongalat (discussion).

Ci joint la page Wikipédia de la propriété: Fatigue (matériau). Cette page nous servira seulement à décrire la mesure de la fatigue d'un matériaux et donner des résultats sur différents matériaux.

Méthode de mesure

Principe

Afin d'obtenir tous ces résultats, nous utilisons la manipulation introduite par August Wöhler courant XIXème siècle. On sollicite notre matériau avec démarche de flexion/rotation sur une longue période; on pourra, par la suite, obtenir une courbe de la contrainte (σ) en fonction du nombre de cycles.

La contrainte σ étant donnée par: $\sigma ={\frac {F}{S}}$

avec:

• F: la charge appliquée
• S: la surface de l'éprouvette

On peut réécrire la contrainte comme: $\sigma ={\frac {l*F*32}{\pi *D^{3}}}$

avec:

• l: la longueur de l'extrémité au centre de l'éprouvette
• D: le diamètre de l'éprouvette en son centre.

Description matériel

Schéma d'une éprouvette cylindrique.

Lors de la manipulation nous allons utiliser une éprouvette cylindrique en aluminium qui, elle-même, étant fixée à une machine avec une configuration de poutre cantilever. Une configuration poutre cantilever signifiant qu'une poutre droite, attachée à deux appuis simples ou plus, est soumise à des charges verticales.

L'extrémité de l'éprouvette est soumise à une traction-compression à l'aide de charges appliquées au système et à la rotation de cette dernière. Les charges sont modifiables par rapport au choix du poids.

L'éprouvette a pour mesure:

• l=32mm: la distance de son extrémité jusqu'à son centre.
• d=4mm: le diamètre en son centre.

Définition du graphe de connaissance

Ci-dessus le graphique de connaissances RDF pour une mesure d'un échantillon d'aluminium. Les seuls changements pour d'autres mesures seront les valeurs.

Vocabulaire

Base

BASE <https://data.escr.fr/wiki/Fatigue_(matériau)>

Préfixes

PREFIX xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#>
PREFIX daapProp: <http://daap.eu/wiki/Property:>
PREFIX wd: <http://www.wikidata.org/entity/>
PREFIX rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>
PREFIX rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>

Propriétés

ProtocolMeasureAlFatigue

<ProtocolMeasureAlFatigue> rdf:type rdfs:Class.

Ceci est le protocole de mesure de la fatigue de l'aluminium

ProtocolMeasureFatigue

<ProtocolMeasureFatigue> rdf:type rdfs:Class.

Protocole de mesure tout type de matériaux.

MeasureAlFatigue

<MeasureFeFatigue> rdf:type rdfs:Class.

Mesure fatigue aluminium.

MeasureFatigue

<MeasureFatigue> rdf:type rdfs:class.

Mesure fatigue échantillon.

eprouvette

<eprouvette> rdf:type rdfs:class.

Mesure éprouvette.

date

<date> rdf:type rdf:property.

Date à laquelle les mesures ont été faites.

protocol

<protocol> rdf:type rdf:property.

Protocole mit en place pour les différentes mesures.

cycle_frequency

<cycle_frequency> rdf:type rdf:property.

La fréquence de cycle en Hz.

cycle_number

<cycle_number> rdf:type rdf:property.

Nombre de cycles jusqu'à la rupture.

time_until_break

<time_until_break> rdf:type rdf:property.

Temps jusqu'à la rupture du matériau.(la plupart du temps étant en minutes)

value

<value> rdf:type rdf:property.

Valeur de la contrainte d'essai en MPa.

tensile_strength

<tensile_strength> rdf:type rdf:property.

Résistance à la traction en MPa.

elasticity_limit

<elasticity_limit> rdf:type rdf:property.

Limite d'élasticité en MPa.

length

<length> rdf:type rdf:property.

Longueur de l'éprouvette de son extrémité à son centre en mètre.

fatigue_strength

<fatigue_strength> rdf:type rdf:property.

Résistance à la fatigue en 10⁷ cycles en MPa.

tensile_strength_mat

<tensile_strength_mat> rdf:type rdf:property.

Résistance à la traction en MPa.

fatigue_ratio

<fatigue_ratio> rdf:type rdf:property.

La limite de fatigue par rapport à la résistance à la traction.

Résultats

Prise de mesures

• Aluminium

<Protocol_Measure_Al_Fatigue> a <ProtocolMeasureAlFatigue>;
         daapProp:item wd:Q663;
         <date> "2020-01-21"^^xsd:date ;
         rdf:material "eprouvette"@fr.

<Measure_Al_1> a <MeasureAlFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Al_Fatigue>;
        <cycle_frequency> 60;
        <cycle_number> 5588;
        <time_until_break> "00:01:35"^^xsd:time;
        <value> "339,97"^^xsd:decimal.
<eprouvette> 
        <tensile_strength> 395;
        <elasticity_limit> 220;
        <length> "0,028"^^xsd:decimal.


<Measure_Al_2> a <MeasureAlFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Al_Fatigue>;
        <cycle_frequency> 60;
        <cycle_number> 10235;
        <time_until_break> "00:02:54"^^xsd:time;
        <value> "284,05"^^xsd:decimal.
<eprouvette>
        <tensile_strength> 395;
        <elasticity_limit> 220;
        <length> "0,025"^^xsd:decimal.


<Measure_Al_3> a <MeasureAlFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Al_Fatigue>;
        <cycle_frequency> 60;
        <cycle_number> 11824;
        <time_until_break> "00:03:21"^^xsd:time;
        <value> "277,99"^^xsd:decimal.
<eprouvette>
        <tensile_strength> 395;
        <elasticity_limit> 220;
        <length> "0,027"^^xsd:decimal.


<Measure_Al_4> a <MeasureAlFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Al_Fatigue>;
        <cycle_frequency> 60;
        <cycle_number> 22824;
        <time_until_break> "00:06:28"^^xsd:time;
        <value> "256,94"^^xsd:decimal.
<eprouvette>
        <tensile_strength> 395;
        <elasticity_limit> 220;
        <length> "0,027"^^xsd:decimal.


<Measure_Al_5> a <MeasureAlFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Al_Fatigue>;
        <cycle_frequency> 60;
        <cycle_number> 101353;
        <time_until_break> "00:28:43"^^xsd:time;
        <value> "235,45"^^xsd:decimal.
<eprouvette>
        <tensile_strength> 395;
        <elasticity_limit> 220;
        <length> "0,027"^^xsd:decimal.

• Autres matériaux

<Protocol_Measure_Fatigue> a <ProtocolMeasureFatigue>;
         <date> "2020-01-21"^^xsd:date ;
         rdf:material "eprouvette"@fr.

<Measure_Acier_Carbone_> a <MeasureFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Fatigue>;
        <fatigue_strength> 193;
        <tensile_strength_mat> 415;
        <fatigue_ratio> "0,46"^^xsd:decimal.

<Measure_Titane_1> a <MeasureFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Fatigue>;
        <fatigue_strength> 193;
        <tensile_strength_mat> 345;
        <fatigue_ratio> "0,56"^^xsd:decimal.

<Measure_Titane_2> a <MeasureFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Fatigue>;
        <fatigue_strength> 373;
        <tensile_strength_mat> 740;
        <fatigue_ratio> "0,5"^^xsd:decimal.

<Measure_Laiton> a <MeasureFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Fatigue>;
        <fatigue_strength> 105;
        <tensile_strength_mat> 365;
        <fatigue_ratio> "0,28"^^xsd:decimal.

<Measure_Aluminium_1> a <MeasureFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Fatigue>;
        <fatigue_strength> 48;
        <tensile_strength_mat> 110;
        <fatigue_ratio> "0,44"^^xsd:decimal.

<Measure_Aluminium_2> a <MeasureFatigue>;
        <protocol> <Protocol_Measure_Fatigue>;
        <fatigue_strength> 80;
        <tensile_strength_mat> 155;
        <fatigue_ratio> "0,52"^^xsd:decimal.

Commentaires

Éprouvette en aluminium

ContrainteEssai	NbCycle	Temps
339.97	5588	00:01:35
284.05	10235	00:02:54
277.99	11824	00:03:21
256.94	22824	00:06:28
235.45	101353	00:28:43
14:17:20 24/11/2024 -- Actualiser -- Durée de la requête :0.033s -- CSV

Autres Matériaux

ResistanceFatigue	ResistanceTraction	RapportFatigue
193	415	0.46
48	110	0.44
80	155	0.52
105	365	0.28
193	345	0.56
373	740	0.5
14:17:20 24/11/2024 -- Actualiser -- Durée de la requête :0.031s -- CSV

Le rapport fatigue correspond à la limite de fatigue par rapport à la résistance à la traction, c'est-à-dire à la résistance à la fatigue. Soit plus le rapport de fatigue est important, plus la résistance à la fatigue est grande.

Ici, la résistance à la fatigue est calculée pour un nombre de 10⁷ cycles.

${\text{rapport de fatigue}}={\frac {\text{limite de fatigue}}{\text{résistance à la traction}}}$