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.