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Essai de fatigue Випробування на втому Fatigue testing

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Fatigue testing is a specialised form of mechanical testing that is performed by applying cyclic loading to a coupon or structure. These tests are used either to generate fatigue life and crack growth data, identify critical locations or demonstrate the safety of a structure that may be susceptible to fatigue. Fatigue tests are used on a range of components from coupons through to full size test articles such as automobiles and aircraft. Un essai de fatigue est un type d'essai mécanique réalisé en appliquant une charge cyclique à une éprouvette ou à une structure. Ces essais sont utilisés pour générer des données sur la résistance à la fatigue, la croissance des fissures, identifier les emplacements critiques ou démontrer la sécurité d'une structure qui peut être sensible à la fatigue. Les essais de fatigue sont réalisés sur une gamme de composants allant d'éprouvettes de taille réduite à des essais sur structures à l'échelle 1:1 telle que les automobiles et les avions. Випро́бування на вто́му (англ. fatigue testing) — механічне випробування за дії циклічного навантаження об'єкта для визначення характеристик опору втомі.

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Випро́бування на вто́му (англ. fatigue testing) — механічне випробування за дії циклічного навантаження об'єкта для визначення характеристик опору втомі. Un essai de fatigue est un type d'essai mécanique réalisé en appliquant une charge cyclique à une éprouvette ou à une structure. Ces essais sont utilisés pour générer des données sur la résistance à la fatigue, la croissance des fissures, identifier les emplacements critiques ou démontrer la sécurité d'une structure qui peut être sensible à la fatigue. Les essais de fatigue sont réalisés sur une gamme de composants allant d'éprouvettes de taille réduite à des essais sur structures à l'échelle 1:1 telle que les automobiles et les avions. Les essais de fatigue sur éprouvettes sont généralement réalisés à l'aide de machines servohydrauliques capables d'appliquer des charges cycliques variables de grande amplitude. Des essais à amplitude constante peuvent aussi être appliqués par des machines oscillantes plus simples. La durée de vie en fatigue d'une éprouvette est le nombre de cycles nécessaires à la rupture de celle-ci. Ces données peuvent être utilisées pour créer des courbes de Wöhler ou des courbes déformation-durée de vie. La vitesse de propagation de fissure est habituellement mesurée pendant l'essai, mais peut aussi être mesurée post mortem en observant les stries de fatigue sur les faciès de rupture. Les essais sur éprouvettes peuvent également être effectués à l'intérieur d'enceintes où la température, l'humidité et l'environnement, susceptibles d'affecter la vitesse de propagation des fissures, sont contrôlés. Pour les essais de structure à l'échelle 1:1, en raison des dimensions et géométries particulières, il est nécessaire de construire des bancs d'essai spécifiques qui appliquent des charges par le biais d'une série d'actionneurs hydrauliques ou électriques. Les actionneurs visent à reproduire les charges importantes subies par une structure qui, dans le cas des avions, peuvent être constituées de manœuvres, de rafales, de vibrations et de charges sol-air-sol. Un spectre de chargement représentatif est appliqué en boucle jusqu'à ce que la durée de vie de la structure soit démontrée ou que des défaillances surviennent et doivent être réparées. Des instruments tels que des capteurs de force, des jauges de déformation et des capteurs de déplacement sont installés sur la structure pour s'assurer que la bonne charge est appliquée. Des contrôles non destructifs de la structure sont effectués périodiquement autour des zones de concentration de contraintes critiques telles que les trous et les raccords. Ils sont effectués pour déterminer le moment où des fissures détectables ont été trouvées et pour s'assurer que toute fissure qui se produit n'affecte pas les autres zones de la structure testée. Comme toutes les charges ne peuvent pas être appliquées, toute charge structurelle déséquilibrée est généralement soumise au plancher par le biais d'une structure non critique telle que le train d’atterrissage. Les normes de navigabilité aérienne exigent souvent qu'un essai de fatigue soit effectué pour les avions de grande taille, avant leur certification, afin de déterminer leur durée de vie. Les avions plus petits peuvent démontrer leur sécurité par des calculs, bien que des coefficients de sécurité ou de dispersion plus importants soient habituellement utilisés en raison de l'incertitude supplémentaire. Fatigue testing is a specialised form of mechanical testing that is performed by applying cyclic loading to a coupon or structure. These tests are used either to generate fatigue life and crack growth data, identify critical locations or demonstrate the safety of a structure that may be susceptible to fatigue. Fatigue tests are used on a range of components from coupons through to full size test articles such as automobiles and aircraft. Fatigue tests on coupons are typically conducted using servo hydraulic test machines which are capable of applying large variable amplitude cyclic loads. Constant amplitude testing can also be applied by simpler oscillating machines. The fatigue life of a coupon is the number of cycles it takes to break the coupon. This data can be used for creating stress-life or strain-life curves. The rate of crack growth in a coupon can also be measured, either during the test or afterward using fractography. Testing of coupons can also be carried out inside environmental chambers where the temperature, humidity and environment that may affect the rate of crack growth can be controlled. Because of the size and unique shape of full size test articles, special test rigs are built to apply loads through a series of hydraulic or electric actuators.Actuators aim to reproduce the significant loads experienced by a structure, which in the case of aircraft, may consist of manoeuvre, gust, buffet and ground-air-ground (GAG) loading. A representative sample or block of loading is applied repeatedly until the safe life of the structure has been demonstrated or failures occur which need to be repaired. Instrumentation such as load cells, strain gauges and displacement gauges are installed on the structure to ensure the correct loading has been applied. Periodic inspections of the structure around critical stress concentrations such as holes and fittings are made to determine the time detectable cracks were found and to ensure any cracking that does occur, does not affect other areas of the test article. Because not all loads can be applied, any unbalanced structural loads are typically reacted out to the test floor through non-critical structure such as the undercarriage. Airworthiness standards generally require a fatigue test to be carried out for large aircraft prior to certification to determine their safe life. Small aircraft may demonstrate safety through calculations, although typically larger scatter or safety factors are used because of the additional uncertainty involved.

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