Auto-desserrage des assemblages boulonnés en acier - développement d'un modèle mathématique prédictif

Yaya Achimou, Ali (2026). Auto-desserrage des assemblages boulonnés en acier - développement d'un modèle mathématique prédictif. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L'auto-desserrage des assemblages boulonnés sous contraintes cycliques transversales constitue un problème majeur pour les industries en affectant la fiabilité des structures mécaniques. Bien que plusieurs études portent sur le mécanisme de desserrage, l'influence de la rigidité et de l'amplitude demeure encore insuffisamment exploitée dans la littérature. Cette recherche vise à quantifier l'effet de l'amplitude sur des montages de différentes rigidités afin de comprendre le comportement de l'auto-desserrage selon diverses configurations.

Des essais expérimentaux ont été réalisés sur des plaques assemblées par boulonnage et soumises à des sollicitations cycliques transversales d'amplitudes variables, allant de 0,1 pouce à 0,35 pouce. L'utilisation de capteurs a permis de mesurer la perte de précharge, la rotation du boulon et de l'écrou, les déplacements relatifs ainsi que la force transversale en fonction du nombre de cycles. Les résultats démontrent une relation non linéaire entre l'amplitude et le taux de desserrage. Une zone de faibles amplitudes a été identifiée où le desserrage reste quasi nul, tandis qu'au-delà d'un seuil critique, une perte significative de précharge est observée.

Ces résultats permettent de mieux comprendre les mécanismes d'auto-desserrage et offrent des bases solides pour améliorer les futures conceptions et le dimensionnement des assemblages boulonnés. De plus, les données expérimentales ont permis d'établir une équation empirique prédictive de la perte de précharge en fonction du nombre de cycles.

Titre traduit

Self-loosening of steel bolted assemblies - development of a predictive mathematical model

Résumé traduit

The self-loosening of bolted assemblies under cyclic transverse loading is a major issue for industrial installation, as it affects the reliability of mechanical structures. Although many studies have examined the loosening mechanism involved, the influence of joint stiffness and lateral amplitude is still not well explored in the literature. This research aims to quantify the effect of amplitude on assemblies with different stiffnesses in order to understand the self-loosening behavior for various configurations.

Tests were carried out on plates bolted with a single fastener and subjected to cyclic transverse loading with varying amplitudes (from 0.1 in to 0.35 in). Using sensors, the tests made it possible to measure preload loss, bolt and nut rotation, relative displacements, and transverse force as a function of the number of cycles. The results show a nonlinear relationship between amplitude and loosening rate, with the identification of a low amplitude range where loosening is almost negligible, while beyond a threshold a significant loss is observed. These results provide a better understanding of self-loosening mechanisms and form a basis for improving future designs and sizing of bolted joints, and allow, based on the data generated, to establish a predictive empirical equation for preload loss as a function of the number of cycles.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 137-139).
Mots-clés libres:	assemblage boulonné, auto-desserrage, amplitude, sollicitations dynamiques, précharge, rigidité, mouvement cyclique transversale
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Bouzid, Hakim
Codirecteur:	Codirecteur(-trice) de mémoire/thèse Ngô, Anh Dung
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	26 mai 2026 17:49
Dernière modification:	26 mai 2026 17:49
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3919

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