La caractérisation des propriétés en fatigue des assemblages soudés est un axe de recherche complexe avec des objectifs industriels concrets. Dans l'industrie navale, la structure mécano-soudée d'un bâtiment de surface est soumise à des chargements d'amplitudes variables dépendantes principalement des conditions de mer. L'obtention de données expérimentales de fatigue sur joints soudés est donc primordiale.

Pour éviter de réaliser des essais de fatigue traditionnels, coûteux en temps et en ressources, ces dernières décennies ont vu le développement de méthodes rapides faisant intervenir des mesures thermométriques. Ces approches sont basées sur l'existence d'un lien entre un terme source de dissipation et les propriétés en fatigue du matériau. Néanmoins, dans le cas de l'étude d'une structure, l'analyse d'un second terme source, lié au couplage thermoélastique peut se révéler très utile, car permet d'obtenir une image du champ des contraintes. L'objectif est ici de présenter les apports que peut apporter l'analyse du couplage thermoélastique sur la compréhension des phénomènes de fatigue intervenant sur une structure brute de soudage.

Un protocole expérimental est mis en place pour réaliser des mesures de champ de température sur des éprouvettes soudées cruciformes sous chargement cyclique, à l'aide d'une caméra infrarouge. Le terme source du couplage thermoélastique est identifié par optimisation d'une fonction particulière sur le signal de température de chaque pixel.

Les cartographies de couplage thermoélastique ainsi obtenues peuvent être directement reliées à des cartographies en premier invariant du tenseur des contraintes. L'influence de la conduction thermique sur l'évaluation de la contrainte locale en pied de cordon soudé est quantifiée à l'aide d'un modèle numérique.

Par ailleurs, le post-traitement du gradient du couplage thermoélastique permet ensuite de quantifier la part de contrainte associée à la distorsion des éprouvettes due au procédé de soudage.

Finalement, l'analyse de l'évolution du couplage thermoélastique local permet le suivi de l'apparition et de la propagation de fissures en pied de cordon soudé. La taille de fissure déterminée par cette approche est ensuite corrélée aux mesures sur faciès de rupture marqués d'essais interrompus. L'analyse du couplage thermoélastique permettant de suivre l'évolution de taille des fissures en pied de cordon, les caractéristiques d'une population initiale de fissures est alors identifiée. Une approche probabiliste basée sur la mécanique de la rupture peut alors être mise en place pour représenter les courbes de Wöhler pour différentes probabilités de rupture.