Prévision de l’amorçage d’une fissure de fatigue dans des assemblages soudés pour applications navales

Prediction of fatigue crack initiation for welded joints dedicated to shipbuilding applications

¹ LBMS-EA 4325, ENSIETA, 2 rue François Verny, 29806 Brest Cedex 9, France
e-mail: david.thevenet;carole.erny@ensieta.fr; jean-yves.cognard@ensieta.fr
² DCNS Ingénierie Navires Armés, rue Choiseul, 56311 Lorient Cedex, France
e-mail: manuel.korner@dcnsgroup.com

Reçu : 5 Juin 2010
Accepté : 9 Septembre 2010

Résumé

Les structures navales sont classiquement assemblées par soudage et demeurent soumises en service à des chargements variables et complexes. Le procédé de soudage entraîne l’apparition de géométries particulières en pied de cordon générant des concentrations de contraintes locales et des variations de propriétés mécaniques au sein de la zone affectée thermiquement. Les joints soudés représentent alors des sites privilégiés d’endommagement par fatigue. Dans un précédent travail, une méthodologie destinée à estimer la durée de vie en fatigue a été développée et mise en œuvre sur des joints soudés bout à bout. Ce présent travail s’attache cette fois à des assemblages plus complexes afin de valider cette méthode et calculer la durée de vie de structures destinées à des applications navales. Tout d’abord, cette méthode repose sur l’étude de l’adaptation élastique de la structure suivie d’un post-traitement destiné à la prévision de la durée de vie à l’amorçage. Une comparaison entre résultats expérimentaux et numériques est proposée et permet de conclure sur la validité de la stratégie proposée pour calculer la durée de vie en fatigue d’assemblages soudés représentatifs de structures industrielles.

Abstract

Ship structures are usually built by using welding process and are submitted to some variable and complex loadings. The welding process induces specific geometries at the weld toe where local stress concentrations are generated and also creates various mechanical properties in the heat affected zone. Accordingly, welded joints could be a critical area for fatigue damage. In a previous work, a methodology to predict fatigue life has been developed and tested on butt-welded joints. To go further, the present work focuses on more complex assemblies in order to validate this strategy and be able to estimate the fatigue life of representative ship structures. First, the methodology consists of the elastic shakedown study of the structure and then of a post-treatment which predicts the fatigue crack initiation. A comparison between experimental and numerical results is proposed in order to present the accuracy of the proposed strategy to predict fatigue life time of welded assemblies typical of shipbuilding applications.