Intégration de l’historique du procédé de soudage dans les calculs de tenue en fatigue

Welding process integration in strength and fatigue computations

¹ PSA Peugeot Citroën, 18 rue des Fauvelles, 92250 La Garenne Colombes, France
e-mail: ngadiataha.niane1@mpsa.com; philippe.bristiel@mpsa.com
² Alter Solutions, 6 avenue du Général De Gaulle, 78000 Versailles, France
e-mail: nikolaz.garsot@ext.mpsa.com

Reçu : 26 Mai 2011
Accepté : 27 Mars 2012

Résumé

Ce document présente la simulation du soudage par apport de matière (MIG/MAG) en utilisant la méthode des éléments finis. Nous soulignons l’intérêt de prendre en compte l’historique du procédé de soudage, c’est-à-dire les contraintes résiduelles, les déformations plastiques cumulées et les pourcentages de phases, sur les calculs de tenue en fatigue. Le groupe PSA Peugeot Citroën travaille depuis plusieurs années sur la simulation numérique du soudage, avec deux objectifs : la réduction du nombre d’essais nécessaire à la mise au point d’une gamme de soudage et la prise en compte du procédé en phase de conception des pièces mécano soudées. Ce deuxième point nécessite de déterminer précisément les contraintes résiduelles et les changements de caractéristiques matériaux liés aux opérations de soudage. La méthode mise en place chez PSA Peugeot Citroën est construite sur la base d’essais simplifiés pour lesquels nous établissons une corrélation entre résultats expérimentaux et numériques. L’objectif de cette étude est de construire une méthodologie suffisamment robuste pour supprimer toute étape de validation par des mesures lors de l’application aux cas industriels et de montrer l’intérêt de prendre en compte l’historique du soudage lors des calculs de tenue en fatigue. Les résultats obtenus par simulation sont en accord avec les observations expérimentales.

Abstract

This work presents Gas metal arc welding (GMAW) simulation using a finite element method. We highlight the importance of taking into account the history of the welding process i.e.: residual stresses, plastic deformation and cumulative percentages of phases on the calculations of fatigue. PSA Peugeot Citroën has worked for several years on welding simulation in order to optimize welding process using minimal experimental effort. The objective is to bring under control distortions and residual stresses generated by the process. The methodology implemented by PSA Peugeot Citroën is built on the basis of simplified tests for which we establish a correlation between experimental and numerical results. The aim of this study is to gradually build a methodology sufficiently rich and robust (definition of heat source, recommend mesh, shape joints, etc...) to remove any validation step by steps during the application to industrial cases and to show the value of taking into account the history of welding in fatigue calculating. The numerical results obtained are in agreement with the experiments.