Dans le cadre du dimensionnement en fatigue, les sollicitations sont généralement choisies déterministes, or les structures peuvent être soumises à des vibrations aléatoires. Ainsi, dimensionner pour des sollicitations statiques ne suffit pas et une étude dynamique doit donc être considérée.

Dans cette optique, un protocole expérimental a été mis en place au sein du LMN afin de réaliser des essais de fatigue vibratoire à grand nombre de cycles, sous sollicitations aléatoires et déterministes. Le banc d'essais est constitué d'un excitateur électrodynamique piloté par un système de contrôle et d'acquisition à boucle fermée. 

L'instrumentation est composée d'un accéléromètre fixé sur la tête de l'excitateur qui assure le contrôle, d'un accéléromètre fixé sur l'extrémité libre de l'éprouvette et d'une jauge de déformation collée sur la zone utile de l'éprouvette pour mesurer la déformation subie. Les deux accéléromètres d'entrée et de sortie permettent de mesurer la transmissibilité qui sert à déterminer la fréquence de résonance à chaque cycle d'excitation. Ainsi, le nombre de cycles à fissuration est déduit lorsque le décalage de la fréquence de résonance, associé à une perte de rigidité de l'éprouvette, est observé.

Une première étude (Khalij, Gautrelet, & Guillet, 2015) a démontré l'efficacité du banc d'essais de fatigue vibratoire par le biais de l'établissement de courbes « amplitude de déformation vs nombre de cycles à fissuration ». Ces essais ont été réalisés sur des éprouvettes en acier bas carbone sous sollicitations sinusoïdales à fréquence fixe, proche de la fréquence de résonance.

Ce travail présente une confrontation entre les résultats obtenus précédemment et ceux des essais de fatigue obtenus sous sollicitations aléatoires. Les éprouvettes en acier sont soumises à des niveaux d'accélération imposés sous la forme de densités spectrales de puissance à bande étroite, centrées sur leur 1er mode normal de vibration (en flexion).

This study was conducted within the framework of the project MADNESS, which has been funded with the support from the European Union with the European Regional Development Fund (ERDF) and from the Regional Council of Normandie.

Khalij, L., Gautrelet, C., & Guillet, A. (2015). Fatigue curves of a low carbon steel obtained from vibrations experiments with an electrodynamic shaker. Material and Design, 86, 640-648.