La fatigue des métaux est l’un des types de défaillances métalliques les plus subtils et l’un des plus dangereux. Bien que la défaillance du métal puisse résulter de charges de traction excessives, de charges de cisaillement et de charges d’impact, pour n’en nommer que quelques-unes, la fatigue du métal est un type de défaillance qui peut passer inaperçu jusqu’au moment où il est trop tard.

La fatigue du métal se produit lorsque des pièces métalliques sont affaiblies en raison de contraintes répétées. Il y a trois étapes pour la fatigue du métal:

• Première étape: Après un certain nombre de cycles de charge, des micro-fissures commencent à se former sur le métal pendant le processus de fatigue du métal. Les micro-fissures ont tendance à se former autour des contraintes concentrant des caractéristiques géométriques telles que les bords. La contrainte requise pour créer ces micro-fissures peut en fait être inférieure à la résistance à la traction ultime et à la résistance à la traction du métal.
• Deuxième étape: Ces micro-fissures ont continué à être sollicitées par une charge cyclique, ce qui les a amenées à augmenter en taille.
• Troisième étape: Finalement, les micro-fissures agrandies atteignent une taille où les contraintes sont suffisantes pour provoquer une propagation rapide des fissures, entraînant une défaillance du métal. La surface de la fissure aura une apparence différente en fonction du type de métal et de la résistance à la traction du métal.

Résistance à la fatigue des métaux

Afin d’arrêter les défaillances de fatigue des métaux, il est important de comprendre comment les caractéristiques d’un métal affectent sa capacité à résister à la fatigue. Le plus évident et le plus important d’entre eux est la résistance à la fatigue d’un métal. La résistance à la fatigue est mesurée par des tests de fatigue, un groupe de méthodes d’évaluation qui exécutent des échantillons de matériaux d’une taille et d’une forme déterminées à travers des cycles répétés d’un certain niveau de contrainte. Ceci est fait pour de nombreux niveaux de contrainte, et un graphique est tracé qui met en évidence le nombre de cycles, à un niveau de contrainte donné, qu’un matériau peut supporter sans se fracturer. Être informé de la résistance à la fatigue d’un métal est extrêmement important pour éviter les défaillances de fatigue du métal.

Applications courantes Soumises à un risque de défaillance par fatigue des métaux

La fatigue des métaux doit être une considération pour toutes les applications. Cependant, plusieurs composants et structures sont particulièrement à risque de défaillance par fatigue des métaux. Des exemples de certains d’entre eux incluent:

• Ponts
• Équipement de suspension automobile
• Équipement d’estampage des métaux
• Pièces de carrosserie d’avion
• Pièces à haute vibration
• Meubles

Comment prévenir la fatigue des métaux

La fatigue des métaux est un phénomène qui peut être atténué ou complètement évité avec une ingénierie appropriée considérations. Une méthode clé pour prévenir la fatigue des métaux consiste à exécuter une analyse de fatigue logicielle sur les conceptions de composants ou de structures. En exécutant l’analyse et en itérant le processus de conception à chaque fois, la défaillance du métal peut être évitée. Par exemple, l’analyse logicielle pourrait révéler une zone soumise à des charges de fatigue importantes. Si cela se trouvait à proximité d’une caractéristique géométrique telle qu’un trou, le trou peut être déplacé ailleurs. En outre, une nouvelle conception pourrait concentrer les contraintes sur une zone qui serait moins sujette à une défaillance par fatigue des métaux.

Une autre méthode pour prévenir la fatigue des métaux consiste à choisir un matériau approprié. Différents matériaux ont des résistances à la fatigue différentes. Par exemple, l’acier peut généralement résister à des cycles de contrainte plus élevés que l’aluminium. En déterminant la résistance à la fatigue d’un matériau et en évaluant comment cela correspondra à l’application, une défaillance par fatigue du métal peut être évitée.

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