La rupture par fatigue est l’une des principales formes de rupture des composants métalliques. Depuis la publication des travaux classiques de Wöhler sur la fatigue, les propriétés de fatigue de différents matériaux testés sous diverses charges et conditions environnementales ont été entièrement étudiées. Bien que des problèmes de fatigue aient été remarqués par la plupart des ingénieurs et des concepteurs et qu'une grande quantité de données expérimentales aient été accumulées, de nombreux équipements et machines souffrent encore de ruptures de fatigue.
Il existe de nombreuses formes de rupture par fatigue des pièces mécaniques :
*Selon les différentes formes de charges alternées, elles peuvent être divisées en : fatigue de tension et de compression, fatigue de flexion, fatigue de torsion, fatigue de contact, fatigue de vibration, etc.
*Selon la taille du cycle total de rupture par fatigue (Nf), il peut être divisé en : fatigue à cycle élevé (Nf＞10⁵) et fatigue à cycle faible (Nf＜10⁴) ;
*Selon la température et les conditions moyennes des pièces en service, elle peut être divisée en : fatigue mécanique (température normale, fatigue dans l'air), fatigue à haute température, fatigue à basse température, fatigue au froid et à la chaleur et fatigue par corrosion.
Mais il n’en existe que deux formes fondamentales, à savoir la fatigue de cisaillement provoquée par une contrainte de cisaillement et la fatigue normale de fracture provoquée par une contrainte normale. D'autres formes de rupture par fatigue sont le composite de ces deux formes fondamentales dans des conditions différentes.
Les fractures de nombreuses pièces d’arbre sont pour la plupart des fractures de fatigue par flexion rotationnelle. Lors d'une rupture par fatigue par flexion rotationnelle, la zone source de fatigue apparaît généralement sur la surface, mais il n'y a pas d'emplacement fixe et le nombre de sources de fatigue peut être une ou plusieurs. Les positions relatives de la zone source de fatigue et de la dernière zone de fracture sont généralement toujours inversées d'un angle par rapport au sens de rotation de l'arbre. De là, le sens de rotation de l'arbre peut être déduit de la position relative de la région source de fatigue et de la dernière région de fracture.
Lorsqu’il y a une forte concentration de contraintes sur la surface de l’arbre, plusieurs régions sources de fatigue peuvent apparaître. À ce stade, la dernière zone de fracture se déplacera vers l’intérieur de la tige.
