La détermination de la tenue mécanique de points soudés est un enjeu industriel important, eten particulier dans le cas d’aciers à Très Haute Résistance. Actuellement, l’essai de tractionen croix est l’essai mécanique le plus répandu caractérisant la tenue des points soudés.Toutefois, l’étude de l’influence des différentes zones constituant le point soudé sur la tenueest difficile en se basant sur cet essai.Un essai d’enfoncement de coin a été développé afin de caractériser les ruptures interfacialesdes points soudés. Une section transverse d’un point soudé est observée tandis qu’un coin estinséré entre les deux tôles soudés. Une caméra CCD enregistre l'observation de lapropagation de la fissure.Le pliage limité des tôles durant la fissuration rend efficace la classification des différentspoints soudés par l'énergie totale dissipée par unité de surface rompue. De plus, la mesure insitu de l’angle d’ouverture de fissure caractérise la fissuration stable de la zone fondue. Dessimulations par éléments finis de l’essai sont conduites afin d’estimer un lien entre cesmesures et la rupture du matériau, modélisée par des zones cohésives.La rupture interfaciale de points soudés d’aciers DP et TRIP a été étudiée. Les mesuresexpérimentales permettent d’estimer les paramètres de modèles cohésifs représentatifs de larupture de la zone fondue, constituant des données fiables susceptibles d’être utilisées danstoute simulation numérique du comportement du point soudé. / Characterization of spot weld strength is a key industrial issue, particularly in the case of Advanced High Strength Steels. Today, the most widely used mechanical test evaluating this strength is the Cross Tensile Test. However, investigating the role of the different zones of one spot weld based on this test is difficult.A wedge test has been developed in order to characterize interfacial failures of spot welds. A cross section of one spot weld is observed while a wedge is inserted in between the two welded sheets. A CCD camera records the observation of the propagating crack. The limited sheet bending occurring during crack propagation allows the spot weld classification based on the total energy dissipated per unit fractured area to be efficient.Furthermore, the stable crack propagation is characterized by the in situ measurement of the crack opening angle. Finite element simulations of the test are carried out to estimate a relation between these measurements and the material resistance, approached by a cohesive zone model.Interfacial failures of spot welds of DP and TRIP steels have been investigated. The experimental measurements allow to estimate parameters of a cohesive zone model representative of the molten material failure, providing reliable and appropriate data for simulations of the mechanical behavior of the complete spot weld.

A life prediction method is developed for spot-welds subject to fatigue loading. Stress intensity factors are used with the Walker equation to develop two crack growth approaches to the problem. The predictions fit data for lap joint configurations well, but not so for peel joint geometries. / Master of Science

Les structures assemblées par points de soudure doivent satisfaire à un grand nombre de critères de performance, portant entre autres sur des aspects statiques, dynamiques, acoustiques, ou crash, qui sont fortement influencés par le nombre et la position des points de soudure. De plus, certains d’entre eux peuvent être défaillants en sortie de ligne d’assemblage ou le devenir au cours de la vie du véhicule, ce qui induit des dispersions des performances. Le challenge est donc de déterminer, dans un temps d’analyse raisonnable, le nombre et la répartition optimale des points de soudure permettant la vérification des objectifs de performance tout en garantissant le meilleur compromis entre le coût de fabrication et la robustesse des performances. Une procédure adaptative est proposée, permettant à chaque itération d’ajouter et de supprimer des points de soudure, afin d’obtenir une conception robuste. Une procédure itérative de robustesse info-gap est également présentée, afin d’analyser l’impact de la perte des points de soudure les plus influents. On définit ainsi une procédure de contrôle qualité, portant sur un petit nombre de points de soudure, permettant de garantir l’homogénéité des performances des structures fabriquées en série. Toutes les méthodologies sont validées sur une caisse en blanc de véhicule industriel.En pratique, la conception doit satisfaire plusieurs critères antagonistes. La procédure adaptative est donc étendue à l’optimisation multi-objectifs, afin d’obtenir le meilleur compromis possible en fonction des critères considérés. Une illustration portant sur l’optimisation dynamique et vibro-acoustique d’une cavité passager est finalement mené / Spot welded structures must satisfy a large variety of performance characteristics including static, noise, vibration and harshness and crash, which are strongly influenced by the numbers and positions of the spot welds. Moreover, some spot welds may be missing when structures leave the assembly line or break during lifetime of vehicle, inducing large variations in the performance characteristics. The challenge is to find the best locations and number of spot welds to achieve the performance goals while taking into account the trade-offs between manufacturing cost and robust to uncertainty in reasonable time frame. An adaptive optimization procedure is proposed, which iteratively adds and removes spot welds to obtain the robust design efficiently. An iterative procedure is also proposed to obtain the info-gap robustness curve, which allows analyzing the impact of the loss of the most influential spot welds on performance. This leads to define a quality control procedure for a small number of spot welds to guarantee the performance of a population of nominally identical structures within acceptable limits. All the methodologies are validated on a full industrial body-in-white of a vehicle.In practice, the design must satisfy several stringent and conflicting objectives simultaneously. Thus, we extend the adaptive procedure to handle multi-objective problems using the weight-sum approach reflecting the importance given to individual spot welds to obtain efficient solutions in the objective space. Finally, we propose a strategy to optimize the vibro-acoustic behavior of the passenger cabin of a vehicle by designing the numbers and positions of the spot welds.