Défaillance mécanique d'une liaison boulonnée dans laquelle le boulon (ou l'élément de fixation équivalent) se fracture ou cède principalement en cisaillement, entraînant la perte de force de serrage ou l'intégrité de l'assemblage en raison d'une surcharge en cisaillement, de la fatigue ou de la dégradation du matériau.

Principe

La rupture par cisaillement survient lorsque la charge transversale appliquée sur un boulon ou le plan de cisaillement dans l'assemblage dépasse la capacité en cisaillement du boulon, ou lorsque des dommages accumulés (fatigue, corrosion, fragilisation par hydrogène) réduisent cette capacité ; la perte de boulons redistribue les efforts et peut provoquer une défaillance progressive de l'assemblage.

Démonstration

Scénario illustratif : sous sollicitations latérales cycliques, plusieurs boulons de bride développent des fissures qui s'étendent jusqu'à la fracture d'un boulon à la section. Reconnaissance : perte soudaine de précontrainte, désalignement visible ou fuite à l'assemblage. Action : arrêt d'exploitation si nécessaire, remplacement des boulons par un grade et une précontrainte corrects, inspection des surfaces d'appui et rétablissement du couple spécifié. Conséquence : perte immédiate de serrage, fuite ou séparation structurale possible et augmentation des efforts sur les éléments de fixation restants.

Mauvaise application

Confondre la rupture par cisaillement d'un boulon avec son arrachement en traction, le dénudage du filetage, la fatigue en traction de la tige ou la défaillance d'un joint — l'erreur est de ne pas distinguer le plan de rupture et le mode de sollicitation dominant (cisaillement versus traction ou appui).

Conséquence

Perte d'intégrité de l'assemblage, fuites, désalignement, usure accrue des fixations restantes, possible effondrement mécanique en aval ou dommages secondaires, et nécessité d'une maintenance non planifiée.

Inversion

Si les boulons sont empêchés de cisailer par conception (plans d'effort, broches fusibles, chemins redondants de transfert de charge), une surcharge peut provoquer à la place une rupture en traction des tiges, une déformation par appui ou la rupture de tête/écrou ; la ductilité du matériau et le mode de rupture (fragile versus ductile) modifient également les signes observables.

Limite

Clairement dans : fracture à travers l'âme du boulon ou le plan de cisaillement où la contrainte de cisaillement a dépassé la capacité. Cas limite : défaillance à mode mixte combinant cisaillement et traction ou un boulon qui se fracture par fatigue initiée par flexion. Claire­ment hors : dénudage du filetage, rupture d'écrou ou fuite d'assemblage due uniquement à la détérioration du joint sans fracture du matériau du boulon.

Tension sémantique

Résistance versus précontrainte et redondance : un boulon plus résistant réduit le risque de cisaillement mais une précontrainte correcte, une conception d'assemblage et la redondance sont souvent plus efficaces pour éviter la perte de serrage en service.

Synthèse

Identifier une rupture en cisaillement de boulon exige d'observer l'emplacement de fracture et le mode de sollicitation ; la prévention porte non seulement sur le matériau du boulon mais aussi sur la géométrie de l'assemblage, la précontrainte correcte, le contrôle de la fatigue et la protection contre la corrosion ou la fragilisation.