Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit est consacré au développement d’une nouvelle méthode de contrôle de la qualité d’un assemblage boulonné. Cette méthode utilise les courbes couple de serrage/angle de rotation de l’écrou obtenues lors d’un serrage et, plus précisément, les différents changements de pentes qui l’affectent. L’idée principale est d’utiliser ces changements de pentes pour découper la courbe en différents segments, correspondant chacun à un événement qu’il est alors possible d’identifier. Ces événements sont tout d’abord constitués d’une phase de freinage de l’écrou, suivie d’un « plateau », d’une éventuelle phase de réduction des jeux et enfin, d’un dernier segment linéaire traduisant le serrage. Afin de valider cette méthode, deux modèles, l’un analytique et l’autre de calcul par la méthode des éléments finis, ont été développés afin de créer une base de référence. Le modèle analytique est issu de la littérature tandis que le modèle éléments finis apporte une originalité car il simule la rotation de l’écrou mais également son freinage à travers une déformation préliminaire. Ces modèles sont ensuite validés lors d’une première campagne d’essais qui débute par le serrage d’échantillons de référence sans défaut. Puis des défauts sont introduits (jeux, bavures, copeaux…) afin d’évaluer les capacités de détection de la méthode. Des limitations sont alors découvertes, entraînant une modification des moyens de mesure. Un premier prototype est donc réalisé en instrumentant une visseuse pour pouvoir mesurer le couple de réaction (celui qui maintient la vis) en plus du couple de serrage. Cet ajout permet alors d’identifier des défauts qui restaient masqués. Finalement, un second prototype est conçu et réalisé, permettant de contrôler directement le serrage et ainsi de mettre en place de nouvelles stratégies pour le serrage prenant en compte les résultats obtenus lors des différentes campagnes d’essais. / The subject of the thesis presented in this manuscript is the development of a new method to control the quality of a bolted assembly. This method uses the tightening torque-turn angle of the nut curves, gathered during the tightening and, more precisely, the changes of slope that affects it. The main idea is to use these changes to divide the curve into segments, each corresponding to an event that it is then possible to identify. These events are: a nut locking phase, followed by a constant torque area, a possible gap reduction phase and finally, a last linear part corresponding to the actual tightening. To validate this method two models, one analytical and the other using the finite element method, have been developed to create a baseline. The analytical model is derived from the literature as the finite element model provides originality because it simulates the rotation of the nut but also the locking through a preliminary deformation. These models are then validated in a first test campaign, which begins with the tightening of reference sample without defects. Then, defects are introduced (gaps, burrs, chips...) in order to evaluate the method detection capabilities. Limitations are discovered leading to a modification of the measures means. A first prototype is designed by instrumenting a screwdriver to be able to measure the reaction torque (the one that holds the screw) in addition to the tightening torque. This addition improves the method by detecting hidden defects. Finally a second prototype was designed and built, with full control of the tightening and thus develop new strategies for tightening, taking into account the results obtained during the various test campaigns.

Le dimensionnement des liaisons boulonnées représente une part non négligeable du travail des bureaux d’études des industries aéronautiques. En effet leur nombre peut varier de plusieurs milliers à plusieurs millions selon le type d’avion. À l’heure actuelle la mise au point de ce type d’attache se fait grâce à des éléments finis en trois dimensions. La complexité des phénomènes mis en jeux par ce type de connexion tels que le contact le frottement et les jeux entraînent des calculs non linéaires très chronophages.L’objectif des travaux de thèse a été de proposer un connecteur élément fini remplaçant l’ensemble de la discrétisation 3D d’un boulon pour les calculs numériques de dimensionnement en étant basé sur des paramètres liés au comportement mécanique.La mise au point d’un algorithme prenant en compte le contact afin de modéliser le comportement global des parties assemblées fut le point de départ de la réflexion.Cet algorithme a été implémenté au sein du logiciel Samcef à travers une routine codée en Fortran 77.Des tests de qualifications du comportement normal et tangentiel ont été effectués afin de valider l’algorithme mis au point.Une méthode d’identification des paramètres du connecteur est ici proposée : certains peuvent être déterminés de manière analytique et d’autres de manière numérique.Enfin des cas tests de validation sur des assemblages industriels ont été effectués afin de mettre en évidence un gain en temps de calcul conséquent tout en maintenant une qualité suffisante pour le dimensionnement. / The design of bolted connections represents a significant part of the work of research department of aeronautical industries. Indeed, their number can vary from several thousands to several millions depending on the aircraft type. At the present time, the development of this type of attachment is done with finite elements in three dimensions. The complexity of concerned phenomena by this type of connection as the contact friction and gaps requires nonlinear computations which are very time consuming.The aim of the thesis was to propose a finite element connector for replacing the whole 3D discretisation of a bolt during the design computations while being based on parameters related to mechanical behaviour.The development of an algorithm taking into account contacts to model the overall behaviour of the parts was the starting point of the reflexion.Then this algorithm was implemented in the SAMCEF software through a routine coded in Fortran 77.Normal and tangential behaviour qualification tests were performed to validate the algorithm developed.A method for identifying connector parameters is proposed here, some of these parameters can be determined using an analytical approach, others need a numerical one.Finally, validations on industrial test cases were carried out to prove a substantial cpu time savings while maintaining a good level of quality.