Fûts métalliques empilés et remplis de liquidesollicités de façon cyclique lors de leur transport,tenue en fatigue, modélisationet essais

Abstract

Technique expérimentale: après consultation des normes françaises et étrangères, une machine originale a été conçue et réalisée. Elle permet de communiquer un mouvement cyclique, rectiligne et vertical à des fûts du commerce, plus ou moins remplis, empilés ou non.L'amplitude du mouvement vertical est fixée à ±12,7 mm, alors que la fréquence peut être réglée en continu de 2 à 6 hertz.Les fûts décollent de la table de la machine lorsque l'accélération de la pesanteur est atteinte pour une fréquence de 4,42 hertz.La machine de taille raisonnable permet d'essayer en fatigue un ou plusieurs fûts superposés de diamètre ∅ 350 mm, de hauteur 500 mm ou plus, de masse 60 kg lorsqu'ils sont remplis.Résultats : Nous nous sommes intéressés à la tenue en fatigue de fûts de section hexagonale, comportant un fond et un couvercle sertis. La zone de section hexagonale située entre les deux viroles cylindriques est obtenue par expansion.Pour deux fûts superposés, les fissures de fatigue apparaissent sur le fût inférieur porteur : 
Cas n° 1 : soit au niveau du fond, dans les nervures circulaires ;
Cas n° 2 : soit au niveau du sertissage du couvercle ;
Cas n° 3 : soit dans la zone de transition entre la zone expansée hexagonale et la virole cylindrique inférieure.
Calculs : Le calcul du fût par éléments finis, en tenant compte du cas de l'interaction avec le fluide (supposé non visqueux) a permis de localiser la zone critique du cas n° 3 où les sollicitations sont les plus importantes. Les zones de sertissage et les nervures du fond n'ont pas été modélisées et ne peuvent donc pas apparaître comme zones critiques dans les résultats des calculs.Conclusion : Les contraintes calculées et un critère d'initiation de la fissuration en cisaillement (critère de Matake) ont permis de calculer l'endommagement des fûts et de le valider expérimentalement.