Quand la fatigue des matériaux faisait encore débat. Part 5

Rappel des épisodes précédents

Dans les épisodes précédents, je montrais que la fatigue des matériaux, aujourd’hui largement acceptée, ne faisait pas l’unanimité plusieurs décennies après les premiers travaux publiés (partie 1, partie 2, partie 3).

Je montrais aussi que malgré des idées floues sur le phénomène de fatigue, des ruptures en service étaient observées et attribuées à une altération en service des matériaux, et que des opérations de maintenance étaient mises en place pour changer les pièces avant rupture (partie 4).

Avant de continuer mon étude pour comprendre l’évolution et l’acceptation de la notion de fatigue des matériaux en France, je propose dans cette partie de décrire plus en détail les essais et conclusions de Mr Wöhler, base de départ de cette série d’articles.

Les essais de fatigue et les conclusions de Mr Wöhler

Je partirai du Mémoire de Mr Considère paru dans les Annales des Ponts et Chaussées 1885 Semestre 1 car c’est le document en français le plus complet que j’ai pu trouver.

Dans ce mémoire appelé « l’emploi du fer et de l’acier dans les constructions », Mr Considère consacre les chapitres 63 à 74 aux essais de Mr Wöhler et Spangenberg (début p693).

Dans le chapitre 64, Mr Considère résume les essais de Mr Wöhler :

« Ses essais les plus importants se divisent en trois groupes.

Le premier comprend des barreaux ronds qu’on faisait tourner sous une charge permanente, en reproduisant ainsi ce qui se passe dans les essieux de chemins de fer. Les fibres extrêmes de ces barreaux travaillaient donc alternativement par traction et par compression à chaque rotation, et ces efforts contraires et successifs avaient une égale intensité.

Le second groupe comprend les essais de flexion exécutés sur des barreaux rectangulaires. Dans les uns la charge variait alternativement de zéro à un maximum déterminé, dans les autres la charge variait d’un minimum à un maximum de même signe.

Enfin le troisième groupe contient les résultats d’essais exécutés par traction ».

On trouve ainsi des sollicitations de flexion rotative (voir ici à 0:20s), flexion et traction.

Le chapitre 65 est consacré aux appareils employés (voir ici et ici).

Dans le chapitre 66, Mr Considère synthétise les résultats de Wöhler qu’il juge les plus pertinents. Je les donne dans les tableaux fournis ci-dessous.

Essais de Wöhler

Essais de Wöhler

Essais de Wöhler

Essais de Wöhler

Essais de Wöhler

Essais de Wöhler

Le chapitre 67 résume les résultats des expériences.

Il apparaît qu’un métal soumis à des efforts de flexion ou traction peut rompre après un certain nombre de répétitions (cycles), même pour des contraintes inférieures à la limite d’élasticité.

Par ailleurs, plus les efforts sont proches de la limite à rupture en statique, plus la rupture se produit rapidement. Pour illustrer cela, Mr Considère nous fournit un graphe qui est de fait une des premières courbes S-N connues !

On trouve en abscisse les efforts et en ordonnées le nombre de cycles à rupture. Les courbes S-N sont présentées autrement aujourd’hui mais le principe est là : le nombre de cycles à rupture est mis en relation avec l’amplitude de l’effort. Par contre Mr Considère ne précise pas si l’épure est de lui ou de Mr Wöhler.

Considere 1885 4

Les essais de fatigue de Spangenberg « continuateur des travaux de Wöhler »

Dans le chapitre 72, Mr Considère donne également les résultats de Spangenberg, « continuateur des travaux de M. Woehler ».

Essais de Spangenberg

Essais de Spangenberg

Conclusion

Dans cette partie nous avons présenté plus en détail les essais réalisés par August Wöhler puis par Spangenberg, essais qui ont véritablement annoncé le début des travaux sur la fatigue des matériaux.

Après la description des essais de Mr Wöhler, Mr Considère apporte son avis sur ces essais et sur les conclusions de Wöhler. Je résumerai cet avis dans un prochain épisode !

Article en version PDF
Durabilite-infos_Lois-de-Wohler-full-article

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