Cette étude présente deux objectifs : industriellement elle contribue à la certification d’unaéronef léger de quatre places (MCR 4S) suivant la norme CS 23 régie par l’EASA(European Aviation Safety Agency) et scientifiquement, elle cherche à mieux appréhenderle lien entre la variabilité des matériaux et du comportement des structures. L’étude devariabilité montre une grande dispersion des caractéristiques mécaniques telle qu’il nousest impossible d’optimiser le coefficient de sécurité. A partir de ce constat, une étude plusapprofondie est effectuée et a permis de déterminer les origines de la variabilité à savoir, lanon homogénéité de l’épaisseur et donc de la teneur volumique de fibre dus au processusde fabrication utilisé (moulage au contact).A partir d’une instrumentation par jauges de déformation sur des zones ciblées de lavoilure d’un aéronef prototype, un essai en vol est effectué dans le but d’extraire un spectred’utilisation en cours de service et ce dans les différentes configurations de vol (roulage,décollage, montée, vol en palier, descente, virage et atterrissage). Ce spectre est utilisé parla suite dans un essai de fatigue sur l’aile afin de comprendre les mécanismesd’endommagement dans ce cas de figure. Conjointement, un modèle numérique de lavoilure validé par des essais statiques sur la voilure a permis de mieux comprendre lecomportement de la voilure grâce à une cartographie détaillée des contraintes. / This study has two objectives: industrially it contributes to the certification of a four-seaterlight aircraft (MCR 4S) following the CS 23 standard governed by EASA (EuropeanAviation Safety Agency) and scientifically, it searches to better understand the linkbetween the variability of materials and structural behavior. The study of variability showsa wide dispersion of mechanical characteristics such that is impossible to optimize thesafety factor. From this, further study is conducted and identified the origins of variabilityi.e., non homogeneity of the thickness and therefore the fiber volume content due to themanufacturing process used (contact molding).From instrumentation by strain gages on targeted areas of the wing, a flight test isperformed in order to extract a spectrum of use in service on different configurations flight(taxiing, takeoff, climb, level flight, descent, turn and landing). This spectrum issubsequently used in a fatigue test on the wing in order to understand the damagemechanisms in this case. Together, a numerical model of the wing validated by static testson the wing helped to better understand the behavior of the wing through a detailed stressdistribution.

Les châssis automobiles sont composés en majorité de pièces mécano-Soudées soumises à deschargements multiaxiaux complexes. Par leur géométrie particulière et les transformations induites par leprocédé de fabrication, les joints soudés sont des sites privilégiés d’amorçage et de propagation de fissures enfatigue. Une méthode de calcul fiable et maniable représente un enjeu majeur pour l’industrie automobile, carelle permet de détecter les points critiques dès la phase d’avant projet, d’éviter le surdimensionnement et deréduire le nombre des prototypes physiques.Afin de découpler les incertitudes et permettre l’analyse isolée des effets induits par le chargementmultiaxial lui-Même et par les caractéristiques particulières du joint soudé, cette étude est divisée en deux parties.La première partie se concentre sur le chargement multiaxial complexe. Le comportement d’un « matériauécole », l’acier C35, est étudié sous spectre de chargement de type « automobile ». Différentes méthodes deprévision de la durée de vie sont ensuite comparées sous deux critères : la qualité de prédiction et la simplicitéd’utilisation. La deuxième partie est centrée sur l’étude du comportement des assemblages soudés et lasimulation de leur durée de vie. Pour ce faire, une éprouvette représentative des pièces de liaison au sol et duprocédé de fabrication a été conçue. L’étude micrographique de l’assemblage combinée à des essais instrumentésa permis de construire un modèle EF représentatif de la structure. Deux modes de sollicitation sont utilisés lorsdes essais de fatigue dans le but d’activer différents mécanismes de dommage en amplitude constante et enspectre « automobile ».Finalement, la méthodologie « Weld Stress Gradient » est proposée pour intégrer l’effet du gradient decontraintes en proximité des points critiques du joint soudé au calcul de fatigue. Cette méthodologie, associée aucritère de Vu (prise en compte du chargement complexe) et à la règle de cumul de dommage non linéaire« DCA » (prise en compte de l’interaction entre les blocs de chargement du spectre), permet d’obtenir desrésultats encourageants pour l’assemblage étudié. / Automotive chassis are composed mostly of welded parts subjected to complex multiaxial loadings.Welds are potential sites to initiation and propagation of fatigue cracks because of their particular geometry andtransformations induced by manufacturing process. A reliable and tractable fatigue design methodology is achallenge for automotive industry designers because it allows detecting the critical points from the upstreamphase, avoiding oversizing and reducing the number of physical prototypes.This study is divided into two parts allowing the distinction of effects induced by multiaxial loadingsand particular characteristics of the welded joints. The first part focuses on the complex multiaxial loading. Thebehavior of a “well known material”, the 1045 steel, is studied under "automobile" spectrum loading. Differentfatigue life prediction methods are compared under two criteria: quality of prediction and simplicity of use. Thesecond part focuses on the study of behavior and fatigue life simulation of welded structures. To achieve thisgoal, a representative specimen of chassis parts and manufacturing process has been designed. A representativeFE model is constructed, based on micrographic observations and instrumented tests. Two loading modes areused in fatigue tests in order to activate different damage mechanisms at constant amplitude and under"automobile" spectrum.Finally, the methodology "Weld Stress Gradient" is proposed to incorporate in fatigue analysis theeffect of the stress gradient at the vicinity of weld joints critical points. This methodology, combined with Vucriterion (taking into account complex loadings) and "DCA" nonlinear cumulative damage rule (taking intoaccount interaction between spectrum loading blocks), provides encouraging results for the studied specimen.

This thesis deals with design of right-angled elongated milling head for horizontal boring machine of FERMAT production. The thesis includes a detailed research of milling heads, a description of the head´s basic components and certain commercially available head´s comparison. Design part is describe components description and the design. Calculations are focused on determinating of forces generated during machining, setting of loading spectrum and the power load calculating individual gears during machining. In the next part is calculation of the reactions in the spindle bearings included, the equivalent load and durability of spindle bearings, spindle deformation and spindle bearings optimum distance. The thesis also includes spindle strength calculation, horizontal and vertical shafts analysis, gears design with helical teeth and gear strength. The thesis describes the design of extended milling head and particular design nodes which is supplemented by the 3D model. In this thesis is also included a drawing of assembly and components.