Qu’est-ce que la fatigue à bord des navires ?

Jul 17, 2023

Avant qu'un navire soit construit, il doit être vérifié analytiquement sous différents angles du point de vue structurel.

Il s'agit de valider numériquement la conception du navire et de vérifier les écarts ou les lacunes pouvant entraîner des défaillances structurelles, des pertes, des maillons faibles ou des non-conformités à différentes échelles. À différentes échelles, toutes ces choses peuvent être localisées dans une seule région à petite échelle ou peut-être à un niveau mondial, ce qui peut compromettre la structure du navire dans son ensemble ou provoquer des dommages importants.

Par conséquent, pour chaque navire, une analyse doit être effectuée pour vérifier le caractère sacré de la structure et identifier et évaluer les risques associés à la conception du navire.

Auparavant, la plupart des analyses étaient effectuées à partir de principes premiers et de techniques numériques. Cependant, avec l’avancée du temps, toutes les formes d’analyse sont désormais basées sur les éléments finis et davantage intégrées dans des méthodes informatiques exécutées via des ressources logicielles.

Les types d'analyse structurelle principalement effectués sur les navires sont :

L'analyse de la résistance directe et de la poutre de coque ultime concerne principalement l'analyse structurelle du navire et de ses composants aux niveaux global et local.

L'analyse des vibrations libres et forcées traite de la réponse structurelle concernant les modes de vibration sous des conditions de légèreté, de poids mort, de machines et d'équipements données, ainsi que de charges externes aux niveaux mondial et local.

Tout comme les êtres vivants, les êtres non vivants se fatiguent aussi après un certain temps !

La fatigue désigne les effets structurels sur un corps dus à des charges répétitives ou cycliques. En d'autres termes, les charges de fatigue proviennent de « l'usure » ou de la « lassitude » d'un matériau sur une période de temps.

En termes physiques, les effets des charges de fatigue commencent par des fissures ou des déformations sur le corps ou l'objet dues aux charges cycliques appliquées.

Lorsqu'on continue à subir l'influence du chargement, le problème s'aggrave encore et aboutit finalement à une défaillance grossière de la structure ou de l'élément.

Ainsi, dans un autre sens, les charges de fatigue peuvent également être définies comme des charges à long terme variant dans le temps qui s'additionnent au fil du temps et influencent la capacité portante d'un matériau, se manifestant par des ruptures.

Contrairement à d’autres charges, elles ne sont pas de courte durée et n’affectent pas immédiatement la structure. Il s'agit de la forme d'effet de chargement la plus lente, contrairement aux charges d'impact qui conduisent à des défaillances structurelles dans les plus brefs délais (en quelques secondes).

À toutes fins pratiques, l’influence des charges cycliques ou répétitives sur une structure peut conduire à une rupture dans un délai allant de quelques mois à quelques années.

À titre d'exemple simplifié, si l'on considère une pièce de machine, comme un roulement de moteur ou d'engrenage de voiture ou de vélo, elle subit une charge répétée au cours de sa période d'utilisation, également en fonction de l'intensité.

À un moment donné, après peut-être dix ou quinze ans, selon votre utilisation ou votre entretien, vous serez confronté à une panne complète de votre véhicule au-delà de toute forme de réparation abordable.

Encore une fois, si vous vivez dans un endroit pluvieux et que votre vitre se brise, un arrangement de fortune temporaire ne durera que quelques jours ou quelques mois, et vous devez rechercher un arrangement beaucoup plus stable. Ce sont tous des exemples simples de chargement de fatigue.

Comme le temps est le principal facteur de charge de fatigue, du point de vue de la fatigue, pour une structure, il est important de voir « combien de temps la structure ou le corps survit ». En termes techniques, c'est ce qu'on appelle la durée de vie en fatigue. Ainsi, pour les exemples ci-dessus, les 10, 15 ou 20 ans pour un véhicule, ou les quelques mois ou jours pour la vitre temporaire, ne représentent rien d'autre que la durée de vie en fatigue.

Contrairement à d’autres formes d’analyse structurelle, il n’existe aucun moyen direct ou éprouvé d’estimer exactement le point de rupture de la structure.

Contrairement à une analyse de résistance directe, où le niveau exact de contraintes peut être prédit pour une rupture de structure ou une analyse vibratoire et où les modes exacts de déformations et de résonances aux niveaux local et global peuvent être capturés dans les conditions données, il n'est pas possible de dire avec certitude après combien de temps une structure peut échouer sous une charge de fatigue.