Quantification de la fissuration d'un contact soumis à des sollicitations complexes en fretting wear et fretting fatigue PDF Download
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Author: Krzysztof Kubiak
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 218
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Book Description
Le but de cette étude est la détermination de la durée de vie en l’amorçage et en propagation d’un acier XC38 (EA1N) utilisé comme matériau pour les essieux-axes de TGV soumis à des sollicitations complexes de fretting fatigue. Cette étude est plus précisément orientée sur la prédiction de l’amorçage des fissures en fonction de charges appliquées et la prédiction de la condition d’arrêt de propagation des fissures. Conformément à cette analyse, l’étude expérimentale se divisera en deux grandes parties : l’une aborde la problématique de la condition d’amorçage alors que l’autre traite des phénomènes de propagation. Dans la première partie, des essais spécifiques de fretting simple et fretting fatigue ont été réalises afin de caractériser les conditions seuil d’amorçage des fissures dans l’acier étudié. Ceci nous conduira à déterminer un seuil d’amorçage en fonction des conditions de chargement. On s’attachera en particulier à la mise en place de méthodes capables de prédire le risque d’amorçage et ainsi pouvoir définir un domaine de sûreté absolue vis à vis de la sollicitation de fretting fatigue. La deuxième partie de ce travail a concerné le problème de la propagation des fissures. Des essais de fretting simple et fretting fatigue ont été réalisés pour déterminer les lois de propagation des fissures avec notamment la mise en évidence des conditions d’arrêt de propagation. La méthodologie développée, qui intègre la propagation des fissures courtes puis des fissures longues, nous a permis de modéliser les courbes de Wöhler en fretting fatigue et surtout de prédire la condition d’arrêt de propagation des fissures en fretting fatigue.
Author: Krzysztof Kubiak
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Category :
Languages : fr
Pages : 218
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Le but de cette étude est la détermination de la durée de vie en l’amorçage et en propagation d’un acier XC38 (EA1N) utilisé comme matériau pour les essieux-axes de TGV soumis à des sollicitations complexes de fretting fatigue. Cette étude est plus précisément orientée sur la prédiction de l’amorçage des fissures en fonction de charges appliquées et la prédiction de la condition d’arrêt de propagation des fissures. Conformément à cette analyse, l’étude expérimentale se divisera en deux grandes parties : l’une aborde la problématique de la condition d’amorçage alors que l’autre traite des phénomènes de propagation. Dans la première partie, des essais spécifiques de fretting simple et fretting fatigue ont été réalises afin de caractériser les conditions seuil d’amorçage des fissures dans l’acier étudié. Ceci nous conduira à déterminer un seuil d’amorçage en fonction des conditions de chargement. On s’attachera en particulier à la mise en place de méthodes capables de prédire le risque d’amorçage et ainsi pouvoir définir un domaine de sûreté absolue vis à vis de la sollicitation de fretting fatigue. La deuxième partie de ce travail a concerné le problème de la propagation des fissures. Des essais de fretting simple et fretting fatigue ont été réalisés pour déterminer les lois de propagation des fissures avec notamment la mise en évidence des conditions d’arrêt de propagation. La méthodologie développée, qui intègre la propagation des fissures courtes puis des fissures longues, nous a permis de modéliser les courbes de Wöhler en fretting fatigue et surtout de prédire la condition d’arrêt de propagation des fissures en fretting fatigue.
Author: L. Vincent
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Category : Crack nucleation
Languages : en
Pages : 16
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Book Description
Fretting wear and fretting fatigue are commonly associated with damage of quasistatic loaded assemblies and with decrease in lifetime. Depending on the sliding condition, wear induced by fretting or cracking induced by fretting can be observed. To quantify such competitive damage phenomena, a fretting map approach has been extensively applied describing the sliding conditions and the damage evolution as a function of the normal force and the displacement amplitude. This approach, considered as a useful methodology to analyze tribo-systems, nevertheless presents the limitation of not allowing a direct comparison between tribo-systems. To rationalize this experimental approach and facilitate the comparison between tribo-systems, normalized sliding condition and crack nucleation fretting maps are introduced. Based on contact mechanics, the sliding transition is quantified using a fretting sliding criterion, and a specific formulation is provided to identify the local friction coefficient under partial slip condition. Cracking, which is mainly observed under stabilized partial slip condition, is analyzed by applying multiaxial criteria and taking into account the size effect. Wear, which is favored under gross slip condition, is quantified through an energy approach. Finally a global methodology is developed by which the sliding condition, the crack nucleation under partial slip condition and the wear kinetics under gross slip regime may be quantified.
Author: Graham Roberts
Publisher:
ISBN:
Category : Metals
Languages : en
Pages : 188
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Book Description
Some recent research literature has proposed that the initiation of fatigue cracks under fretting conditions is largely dependent on the local macroscopic stress distribution in the contact area. The work reported herein is an.
Author: W. D. MILESTONE
Publisher:
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Category :
Languages : en
Pages : 8
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Book Description
Author: J-Q Xu
Publisher:
ISBN:
Category : Crack initiation
Languages : en
Pages : 15
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Book Description
Many factors, such as the amplitude of the cyclic load, the relative rigidity of components and the frictional condition, play important roles in the fretting fatigue process. This study has focused on the local singular stress field at the fatigue crack tip or at the contact edge where the initial crack occurs, based on the numerical analysis results with the use of finite element method (FEM) program ABAQUS. It is proposed that all the effect of test conditions can be contained by the local stress field, which would dominate the fatigue crack initiation and propagation. By comparing with the experimental results, it was found that the initial fatigue crack should occur at the point of maximum shear stress range near the contact edge, and would propagate in the direction of maximum tangential stress range. An analytical simulation of fretting fatigue crack propagation has been carried out. It was found that a fatigue crack was always under the mixed mode conditions, the fracture path could be estimated by the maximum tangential stress theory (???max), and the propagation curve could be characterized by the stress intensity factor range in this direction ( ?K??max).
Author: VALERIE.. LAMACQ
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 252
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Book Description
CE TRAVAIL A ETE CONSACRE A LA COMPREHENSION ET LA MODELISATION A L'ECHELLE MACROSCOPIQUE DES MECANISMES DE FISSURATION SOUS UN CHARGEMENT DE FRETTING FATIGUE STATIQUE (FFS). LES FISSURES SONT SOLLICITEES EN MODE MIXTE SOUS CONDITIONS NON PROPORTIONNELLES (CNP). LES CONCEPTS CLASSIQUES DE LA MECANIQUE ELASTIQUE LINEAIRE DE LA RUPTURE NE PERMETTANT PAS DE CONSIDERER CES DIFFERENTES CONDITIONS, IL ETAIT NECESSAIRE DE PROPOSER UNE NOUVELLE APPROCHE. POUR CELA NOUS AVONS MENE CONJOINTEMENT UNE ETUDE EXPERIMENTALE ET UNE ETUDE THEORIQUE. DEUX CAMPAGNES D'ESSAIS COMPLEMENTAIRES ONT ETE MENEES AFIN D'ETUDIER LA FISSURATION SOUS FFS. LA PREMIERE ETUDE A ETE CONDUITE SUR TROIS ALLIAGES D'ALUMINIUM AERONAUTIQUES. TOUTES LES OBSERVATIONS ONT ETE REALISEES APRES ESSAI DE FACON DESTRUCTIVE. LA REPONSE DES MATERIAUX A ETE ANALYSEE EN TERMES DE DEGRADATIONS. NOUS AVONS ENSUITE DEFINI LES SITES D'AMORCAGE ET LES DIRECTIONS DE PROPAGATION AU COURS DES STADES I ET II. LA SECONDE CAMPAGNE A ETE CONDUITE SUR UN MATERIAU PHOTOELASTIQUE. LA VISUALISATION EN TEMPS REEL DE L'EVOLUTION DES ISOCHROMES LE LONG DES FACES DE FISSURES NOUS INDIQUE LE COMPORTEMENT DES FISSURES. L'AMORCAGE ET LA PROPAGATION DES FISSURES ONT ETE OBSERVES EN TEMPS REEL. L'ETUDE DE L'EVOLUTION DES VITESSES DE PROPAGATION COUPLEE AUX OBSERVATIONS DES FACIES DE FISSURES NOUS A PERMIS DE DEFINIR DIFFERENTES PERIODES DE PROPAGATION. L'OBJECTIF DE L'ETUDE THEORIQUE ETAIT D'IDENTIFIER LES PARAMETRES MACROSCOPIQUES GOUVERNANT LES DIFFERENTES PERIODES DE PROPAGATION SOUS FFS. TOUT D'ABORD, NOUS AVONS ANALYSE LES MECANISMES D'AMORCAGE ET DE PROPAGATION AU COURS DU STADE I. NOTRE APPROCHE S'EST INSCRITE DANS LE CADRE DE LA MMC. ELLE NOUS A PERMIS DE PREVOIR LES SITES D'AMORCAGE PRES ET DANS L'AIRE DE CONTACT AINSI QUE LES PREMIERES DIRECTIONS DE PROPAGATION, SOUS DIFFERENTES CONDITIONS DE FRETTING. NOUS AVONS ENSUITE DEFINI LES CONDITIONS GOUVERNANT LA TRANSITION DU STADE I AU STADE II. ENFIN, NOUS AVONS DETERMINE LES DIRECTIONS ET MODES DE PROPAGATION AU COURS DU STADE II. AFIN DE PRENDRE EN COMPTE LES CNP EN POINTE DE FISSURES, UN CRITERE ADAPTE A NOTRE CHARGEMENT ET AU MATERIAU A ETE SELECTIONNE. POUR COMPLETER CETTE ANALYSE, UNE ETUDE PLUS DETAILLEE DES CHAMPS DE CONTRAINTES EN POINTE DE FISSURE NOUS A PERMIS DE DEFINIR PLUS CLAIREMENT LE MODE DE PROPAGATION DES FISSURES.
Author: Siegfried Fouvry
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 308
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Book Description
LES DEGRADATIONS OBSERVEES DANS LES CONTRATS SOUMIS A DES SOLLICITATIONS DE FRETTING APPARAISSENT SOUS DIFFERENTES FORMES EN FONCTION DES CONDITIONS DE SOLLICITATION. FONDEE SUR L'ANALYSE ELASTIQUE DU CONTACT SPHERE-PLAN, CETTE ETUDE A POUR OBJECTIF DE QUANTIFIER LES TROIS ASPECTS QUE SONT : LA CONDITION DE GLISSEMENT, L'AMORCAGE DE FISSURES EN GLISSEMENT PARTIEL ET L'USURE PAR FORMATION DE DEBRIS POUR LES GRANDES AMPLITUDES DE GLISSEMENT. ON MONTRE QUE LA CONDITION DE GLISSEMENT PEUT ETRE DECRITE A PARTIR DE TROIS VARIABLES A, B, C QUI PERMETTENT DE DEFINIR LA TRANSITION ENTRE GLISSEMENT PARTIEL ET GLISSEMENT TOTAL. LA CONDITION D'AMORCAGE A GRAND NOMBRE DE CYCLES, ETUDIEE EN GLISSEMENT PARTIEL, DEPEND DU COMPORTEMENT DU MATERIAU. POUR UN ACIER PRESENTANT UN ECROUISSAGE DU TYPE ISOTROPE (30NCD16), LE CRITERE DE DANG VAN PERMET DE QUANTIFIER LE RISQUE D'AMORCAGE DANS LE CONTACT SI L'ON TIENT COMPTE DU COEFFICIENT DE FROTTEMENT LOCAL DANS L'ANNEAU DE GLISSEMENT ET DE L'EFFET D'ECHELLE. POUR LES ACIERS FORTEMENT ALLIES, FRAGILES (SC6-5-2), IL IMPORTE DE TENIR COMPTE DES MICRO-CARBURES PRESENTS DANS L'ACIER ET D'ASSOCIER LA CONDITION DE FISSURATION A UN SEUIL DE PROPAGATION. L'USURE PAR FORMATION DE DEBRIS EN GRANDS DEBATTEMENTS EST ETUDIEE EN ASSOCIANT LA QUANTITE DE MATIERE USEE A L'ENERGIE INTERFACIALE DISSIPEE. L'ANALYSE GLOBALE EST AFFINEE PAR UNE DESCRIPTION LOCALE DE L'ENERGIE DISSIPEE DANS LE CONTACT. ON INTRODUIT DES COEFFICIENTS ENERGETIQUES D'USURE QUI MONTRENT UNE CINETIQUE DE DEGRADATION DE L'ACIER SC6-5-2 DE 9 A 10 FOIS SUPERIEURE A CELLE DU DEPOT TIN.
Author: Jessica Delacroix
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Ces travaux sont consacrés à l'étude des mécanismes prépondérants pouvant intervenir dans l'endommagement en fretting-fatigue pour des alliages Al-Cu-Li. Afin d'apporter des réponses, une importante étude expérimentale a été menée en 3 sections distinctes : comportement en fatigue avec concentration de contrainte dans la pièce; résistance à l'endommagement en fretting; essais de fretting-fatigue. Un effort particulier est réalisé pour déterminer l'influence de la microstructure sur ces différents mécanismes. Dans les conditions testées en fatigue, les matériaux étudiés présentent des durées de vies similaires alors que les chemins de fissuration diffèrent aussi bien au niveau macroscopique que microscopique. L'analyse EBSD de zones fissurées met en lumière l'importance de la texture pour les alliages à l'état UA à la différence de ceux à l'état T8. L'état de précipitation est cependant le facteur le plus important contrôlant la morphologie de la fissure. Contrairement à la littérature, cette étude montre que les mécanismes de fretting ne sont pas indépendants de la microstructure. En effet, pour des conditions testées identiques, les alliages à l'état UA présentent un meilleur comportement à la fissuration que ceux à l'état T8. Deux techniques d'analyses 3D ont été utilisées afin de mettre en évidence l'effet de la microstructure. L'analyse des faciès de rupture des éprouvettes de fretting-fatigue a permis de décomposer le mécanisme d'endommagement en trois étapes: amorçage en fretting, propagation sous dominance mixte de la sollicitation de fretting et de fatigue, puis propagation uniquement contrôlée par la fatigue jusqu'à rupture brutale de l'échantillon.
Author: Camille Gandiolle
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Languages : fr
Pages : 252
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Book Description
Ce travail porte sur la prévision du risque de fissuration en fretting fatigue des contacts Teta/Frette des conduites flexibles servant à l’acheminement du pétrole et du gaz. Les mouvements de la houle produisent des micros déplacements typiques du fretting entre les fils de Teta et de Frette. Le problème des conduites flexibles est particulièrement complexe puisqu’il implique de prendre en compte des forts niveaux de pressions induisant de la plasticité et des sollicitations variables. Pour répondre à ce problème, des études expérimentales et numériques ont été menés en parallèle. L’étude de fissuration est divisée entre prévision du risque d’amorçage des fissures et étude des conditions de propagation. L’amorçage est étudié avec le critère de fatigue multiaxial de Crossland appliqué à distance critique pour prendre en compte les gradients de contrainte spécifiques au fretting. Cette distance critique est optimisée pour être représentative du large spectre de gradient des contraintes étudié. Il est montré que si la distance critique est constante quelle que soit le gradient des contraintes, elle est associée à une longueur de fissure amorcée dépendante du gradient (couple lopt-bopt). Cette approche optimisée, combinée à une loi élastoplastique représentative permet des estimations très précises des conditions d’amorçage des fissures. [...]
Author: Y. Mutoh
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Category : Contact mechanics
Languages : en
Pages : 11
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Book Description
The initial stage of fretting fatigue crack growth is significantly influenced by tangential force induced by fretting action along the contact surface, where both mix-mode crack growth and short crack problems are involved. A finite element procedure for the determination of the stress field near the contact surface with friction and of stress intensity factors for fretting fatigue cracks has been introduced. Fretting fatigue tests at the stress amplitude lower than the fretting fatigue limit and mix-mode crack growth tests have been carried out. The influence of Mode II component of stress intensity factor, which accelerates the fatigue crack growth rate, is more significant for shorter and inclined cracks. The fretting fatigue cracks observed at the fretting fatigue limit conventionally defined at 107 cycles were not arrested but continued propagating. Non-propagating cracks were observed at stress amplitudes much lower than the conventional fretting fatigue limit.
