Critère d'endommagement prenant en considération les contraintes résiduelles et l'écrouissage

Abstract

Dans cette étude, nous proposons une méthodologie pour analyser l'apport des traitements mécaniques de surface sur comportement des matériaux vis à vis de l'endommagement en fatigue.

Dans la première partie de cette étude,nous présentons quelques lois de cumul d’endommagement lesquelles sont appliquées pour estimer le cumul du dommage et prédire la durée de vie des structures sous sollicitations multiaxiales d’amplitudes variables. Nous concluons ce chapitre par un résumé sur les traitements superficiels mécaniques des métaux lesquels sont exploités en vue d’améliorer la tenue en fatigue.

Dans la seconde partie de cette étude,, nous avons proposé une méthodologie prédictive du cumul d'endommagement en fatigue multiaxiale d’amplitude variable et par conséquent l'évaluation des durées de vie des structures. Le modèle est basé sur la loi de la contrainte endommagée. Dans le cas d’un chargement multiaxial d’amplitude variable, nous avons couplé la loi de cumul d’endommagement avec le critère de fatigue de Crossland, lequel transforme les sollicitations de fatigue multiaxiale en une contrainte équivalente,mais intégrant l’effet combiné des contraintes résiduelles de compression L’utilisation de la procédure proposée requiert la connaissance de deux courbes de Wöhler en torsion et flexion alternées. Un exemple d’application de calcul de durée de vie a été présenté. Il s’agit d’une matériau SM 45 C.

Les simulations mises au point permettent de déterminer les courbes de cumul d’endommagement lesquelles présentent des portions d’allure non linéaire, ainsi que l’estimation de la durée de vie totale. Les résultats obtenus par le modèle ont été comparés à ceux donnés par la loi linéaire de Palmgren-Miner. L'effet bénéfique des contraintes résiduelles a été mis en évidence par le modèle.

Les résultats obtenus par la simulation montrent clairement que le traitement de surface conduit à une amélioration de la tenue en fatigue en prolongeant la durée de vie tout en retardant l’accumulation du dommage de la structure sollicitée en fatigue multiaxiale d’amplitudes variables. Mots clés : fatigue, endommagement, traitement de surface, contrainte résiduelle.

Abstract

In this study, we propose a methodology to analyze the contribution of surface mechanical treatment to the behavior of materials with respect to stress damage. In the first part of this study, we present some damage accumulation laws applied to estimate damage accumulation and predict the service life of structures under multiaxis loads of varying amplitudes. We conclude this chapter with a summary of the mechanical surface treatments of metals used to improve fatigue resistance.

In the second part of this study, we have proposed a predictive methodology of accumulated damage under multiaxial fatigue loadings and therefore the assessment of fatigue life of the structures. The model is based on the damaged stress law. In the case of multiaxial loading with variable amplitude, we linked the cumulative damage law with Crossland fatigue criteri-on, which converts the multiaxial fatigue stress in an equivalent stress,but it takes into account both residual stresses . The fatigue life can be evaluated from knowledge of both the equivalent stress and the SN curves in reversed torsion and alternating bending. We test the materiau type S 45 C.

The simulations developed are used to determine the damage accumulation curves which feature non-linear portions of pace, as well as estimating the total lifetime. The results achieved by the model were compared with those given by the linear Palmgren-Miner law. The benefit effect of compressive residual stresses has been highlighted by the model.

The results obtained by the simulation clearly show that the surface treatment leads to an improvement of fatigue life by extending the life and by delaying the accumulation of damage in the structure subjected to multiaxial fatigue loads with variable amplitudes. Keywords: fatigue, damage, surface treatment, residual stress. .

ملخص

نقترح في هذه الدراسة منهجية لتحليل مساهمة المعالجات الميكانيكية السطحية في سلوك المواد فيما يتعلق بأضرار الإجهاد في الجزء الأول من هذه الدراسة ، نقدم بعض قوانين تراكم الضرر المطبقة لتقدير تراكم الضرر والتنبؤ بعمر الهياكل تحت الأحمال متعددة المحاور ذات السعات المتفاوتة. نختتم هذا الفصل بملخص للمعاملات الميكانيكية السطحية للمعادن والتي تستخدم لتحسين مقاومة التعب

في المرحلة الثانية من هذه الدراسة ، اقترحنا منهجية تنبؤية لتراكم أضرار الإجهاد متعدد المحاور بسعة متغيرة وبالتالي تقييم عمر الهياكل. يعتمد النموذج على قانون القيد التالف. في حالة التحميل متعدد المحاور بسعة متغيرة ، قمنا بربط قانون تراكم الضرر بمعيار التعب في التعب لكروسلاند , الذي يحول كل الشحنات المتعددة المحاور إلى شحنة معادلة لكن لدمج تأثیر مزدوج للإجھادات المتبقیة الإنضغاطیة .یجب معرفة و إستعمال كل من منحنى ولار للإنحناء و الإلتواء. على سبیل مثال لقد قمنا بتقدیم طریقة حساب مدة حیاة عینة إختبار متكونة من فولاذ . المحاكاة المقدمة تسمح بإنشاء المنحنيات للضرر التراكمي و هي عبارة عن قطع منحنيات تتغير بصفة غير خطية و كذا تقدير العمر الكلي. و تم مقارنة النتائج المحصل عليها مع المعادلة الخطية لبالمقرين مينر

ثم تم تسليط الضوء على التأثير الايجابي للإجهادات المتبقية و المحققة بالنموذج. النتائج المتحصل عليها من المحاكاة توضح لنا جليا ان المعالجة السطحية تقود إلى تحسين من مقاومة التعب بإطالة العمر و تعطيل الضرر التراكمي للقطعة المشحونة بالتعب ذو عدة محاورو ذو سعات متغيرة

كلمات المفتاحية. التعب الضرر معالجة سطحية الاجهاد المتبقى