Contribution à l'étude de l'influence des paramètres de chargement sur la modélisation de la propagation de fissure par fatigue sous amplitude de chargement constant PDF Download
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Author: Hong-Pei Wang Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 326
Book Description
L'etude de la propagation d'une fissure par fatigue a fait l'objet de plusieurs travaux. En particulier la propagation sous chargement a amplitude constante a pris tres grande importance et cela depuis que paris-erdogan ont propose leur modele d'etude. Elber a ensuite observe la fermeture de la fissure pendant la fissuration par fatigue et il a modifie la loi de paris, en introduisant la notion du facteur d'intensite de contrainte efficace
Author: Hong-Pei Wang Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 326
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L'etude de la propagation d'une fissure par fatigue a fait l'objet de plusieurs travaux. En particulier la propagation sous chargement a amplitude constante a pris tres grande importance et cela depuis que paris-erdogan ont propose leur modele d'etude. Elber a ensuite observe la fermeture de la fissure pendant la fissuration par fatigue et il a modifie la loi de paris, en introduisant la notion du facteur d'intensite de contrainte efficace
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Les essais de fatigue peuvent être effectués dans une gamme de fréquences similaire, mais les fréquences les plus élevés sont généralement préférables afin de réduire le temps de test et d'obtenir des résultats dans une période raisonnable. La question reste à savoir si un effet de fréquence existe. Cette étude traite de l'effet de la fréquence de chargement sur la résistance à l'amorçage et à la propagation des fissures sur 3 matériaux (M800HY, CP1000 et DP1180) utilisés dans le domaine automobile. Deux rapports de charge (R=-1 et 0.1) et cinq fréquences de chargement (25 Hz, 30 Hz, 150 Hz et 20 kHz) ont été étudiés. Tout d'abord, nous avons réalisé des calculs par élément finis en dynamique pour dimensionner les éprouvettes et calculer l'étendue du facteur d'intensité de contrainte durant la propagation de la fissure de fatigue. Ensuite, nous avons réalisé des essais d'amorçage et de propagation. Indépendamment de la fréquence de chargement,l'amorçage de la fissure de fatigue est toujours surfacique à cause des concentrations de contraintes dues au processus de laminage ou de l'électro-galvanisation. L'observation des faciès de rupture sur éprouvettes testées à 30 Hz et 20 kHz montre que le mode de propagation est transgranulaire avec quelques localisations de rupture intergranulaire ou par clivage sur la nuance DP1180. Les stries de propagations sont présentes sur les faciès d'éprouvettes M800HY et absentes sur les faciès des deux autres nuances. La nuance DP1180 présente une meilleure résistance à l'amorçage et à la propagation de la fissure de fatigue. Concernant l'effet de la fréquence de chargement, globalement l'amorçage de la fissure de fatigue est dépendante de la fréquence de chargement, par contre, la propagation est indépendante de la fréquence.
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LE MODELE DEVELOPPE DANS CETTE ETUDE DE LA PREDICTION DE LA VITESSE DE PROPAGATION DES FISSURES DE FATIGUE SOUS CHARGEMENT A AMPLITUDE VARIABLE EST BASE SUR LE CONCEPT DE LA FERMETURE DE FISSURES DE FATIGUE PROPOSE PAR ELBER: UNE FISSURE DE FATIGUE SOUMISE A UNE CHARGE APPLIQUEE NE SE PROPAGE QUE LORSQU'ELLE EST ENTIEREMENT OUVERTE; L'AMPLITUDE EFFICACE DU FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTES EST LE PARAMETRE QUI CONTROLE LA PROPAGATION DE LA FISSURE. LE FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTES D'OUVERTURE DE FISSURE, NIVEAU MINIMAL DANS CETTE AMPLITUDE EFFICACE, PEUT ETRE CALCULE A PARTIR DE DEUX ELEMENTS: LE MAXIMUM DES CONTRAINTES RESIDUELLES A LA POINTE DE FISSURE ET LA LONGUEUR DE FISSURE FERMEE. L'EVOLUTION DU PREMIER ELEMENT SOUS LES CHARGES APPLIQUEES DE DIFFERENTS NIVEAUX A ETE OBTENUE GRACE A UN ESSAI DE FATIGUE EN DEFORMATION IMPOSEE, ET AUX MESURES DES PROFILS DES CONTRAINTES RESIDUELLES PAR DIFFRACTION DES RAYONS X ET NEUTRONIQUE DANS UNE EPROUVETTE DE FISSURATION PAR FATIGUE. CELLE DU DEUXIEME ELEMENT A ETE CALCULEE A L'AIDE D'UN MODELE D'ECARTEMENT DES LEVRES DE FISSURE ET DES INFORMATIONS FOURNIES PAR LES MESURES DIFFRACTOMETRIQUES. AINSI, LE MODELE PREND EN CONSIDERATION DE L'INFLUENCE DU CHARGEMENT D'AMPLITUDES DIFFERENTES SUR LE NIVEAU D'OUVERTURE DE FISSURE. CE MODELE A ETE VERIFIE PAR LES RESULTATS DES ESSAIS DE FATIGUE SOUS CHARGEMENT D'AMPLITUDES DIFFERENTES PROGRAMMEES. LA PREDICTION DE LA VITESSE DE PROPAGATION DE FISSURES PAR LE MODELE EST BONNE
Author: RECHONaman Publisher: Lavoisier ISBN: 2746288052 Category : Languages : en Pages : 306
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Les objectifs de la mécanique de la rupture sont double, d'une part ils concernent la description des champs mécaniques au voisinage de la pointe de la fissure et les énergies qui leur sont associées et d'autre part, ils traitent de l'évaluation de la nocivité d'une fissure en terme de la propagation de celle-ci. Deux champs d'étude constituent la structure de cet ouvrage, l'un relatif à la modélisation de la singularité induite par la pointe d'une fissure qui est relatée dans le premier tome intitulé : Modélisation des champs mécaniques en pointe de fissure et des singularités. Après un premier volume intitulé "Mécanique de la rupture par fissuration", ce deuxième tome traite des critères de propagation et de bifurcation de fissure en milieu élastique et élastoplastique sous des chargements monotones (Rupture fragile) et dynamique (Rupture par Fatigue). Les solutions analytiques obtenues ne peuvent pas être utilisées dans les structures à géométrie et conditions aux limites variées, alors il sera nécessaire de faire appel aux méthodes d'analyse numérique et plus particulièrement à la méthode des éléments finis. Deux chapitres abordent ces applications numériques : l'un, en tome I, relatif à l'introduction au calcul par éléments finis des structures fissurées et l'autre, dans le tome II traitant de la prévision de la rupture par fissuration des éléments de structures métalliques soumises à la fatigue.
Author: J. D.. Bertel Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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Etude du retard de la propagation des fissures dans un alliage ALCU::(4)mg et un alliage ALCU::(3) FEMG soumis à un essai de fatigue avec une surcharge brusque. Influence du coefficient de surcharge de l'élasticité de l'alliage et de l'état des contraintes. Relation entre l'augmentation du facteur d'intensité des contraintes et le retard. Calcul de la longueur de la fissure perturbée et du COD
Author: André Bignonnet Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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LE SUJET TRAITE CONSISTE D'UNE PART A DEGAGER UN OUTIL PERMETTANT UNE DESCRIPTION RAISONNABLE DE LA LOI DE PROPAGATION ET DU SEUL DU NON PROPAGATION, D'UNE PART A PRENDRE EN COMPTE LE CHARGEMENTS D'AMPLITUDE VARIABLE POUR LA PREDICTION DE LA PROPAGATION. LA PREMIERE PARTIE CONCERNE L'INFLUENCE DES PRINCIPAUX PARAMETRES DE FATIGUE: RAPPORT R, ENVIRONNEMENT, LONGUEUR DE LA FISSURE ET LEUR INFLUENCE SUR LA FERMETURE DES FISSURES. NOUS AVONS MONTRE QU'EN REGLE GENERALE LE FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTE DE L'OUVERTURE, U, QUI PERMET DE CALCULER LA FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTE EFFICACE ET LA VALEUR DU SEUIL. LA DEUXIEME PARTIE TRAITE DE LA PROPAGATION SOUS CHARGEMENT 'AMPLITUDE VARIABLE. UNE ETUDE PARAMETRIQUE A PERMIS DE DETALLER L'INFLUENCE DE LA LARGEUR DE BANDE DU SPECTRE ET DES METHODES DE COMPTAGE MISES EN UVRE. A L'AIDE DE METHODES DE COMPTAGE APPROPRIEES NOUS AVONS VALIDE L'APPROCHE DITE DU CHARGEMENT EQUIVALENT DEFINI PAR LE MOMENT STATISTIQUE D'ORDRE M DE LA DISTRIBUTION DES AMPLITUDES DE CONTRAINTES, M ETANT LA PENTE DE LA LOI DE PARIS EN AMPLITUDE CONSTANTE, DANS LE CAS D'HISTORIQUES DE CONTRAINTES STATIONNAIRES DE TYPE GAUSSIEN
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Ce travail apporte une contribution à l'étude du phénomène de retard à la propagation d'une fissure de fatigue suite à l'application d'un cycle de surcharge. Généralement, ce retard est du essentiellement aux contraintes résiduelles de compression ainsi qu'à la fermeture de fissure. La partie expérimentale s'est attachée à l'analyse des effets d'interaction entre les zones plastifiées intervenant en fond de fissure. Pour y parvenir, cette étude a été menée sur un acier 12NC6 traité thermiquement afin de faire varier sa limite d'élasticité. De plus, différentes configurations de chargement ont été effectuées dans le but d'isoler l'effet de telle ou telle zone plastifiée sur les différents paramètres de retard : ad, nd, (da/dN)min, et (a)min. La fermeture a été suivie par mesure de la déformation du ligament résiduel. Ces mesures ont montré que ce phénomène ne constitue pas la cause majeure du retard. Une modélisation phénoménologique simple, basée sur la connaissance des zones plastifiées, est proposée en vue de décrire la propagation de fissure après surcharge et de prédire la durée de vie bénéfique induite par le retard. Par ailleurs, une modélisation par éléments finis a permis de calculer l'évolution des zones plastifiées, du profil des contraintes y y, et de la fermeture de la fissure quand celle-ci se propage après surcharge. Ces calculs confirment les suppositions faites concernant l'évolution des contraintes résiduelles en fond de fissure. Ces contraintes ont conduit à évaluer une amplitude efficace du facteur d'intensité de contraintes pouvant simuler la vitesse de propagation après surcharge.
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CETTE ETUDE A POUR OBJET LA CARACTERISATION DE LA PROPAGATION DES FISSURES DE FATIGUE SOUS SPECTRES DE CHARGEMENT REDUITS COMPARATIVEMENT A LA PROPAGATION SOUS CHARGEMENT D'AMPLITUDE CONSTANTE DANS LE CAS D'UN ALLIAGE D'ALUMINIUM 2024-T351. LES SPECTRES REDUITS CONSIDERES SONT ISSUS DE L'HISTORIQUE STATISTIQUE DES CONTRAINTES SUR L'INTRADOS DE L'AILE D'UN AVION CIVIL. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX PERMETTENT DE DECRIRE LA CROISSANCE DES FISSURES PAR VOL EN FONCTION DU FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTE MAXIMAL K#M#A#X ET DE MESURER LA DUREE DE VIE CORRESPONDANT A LA CROISSANCE ENTRE DEUX LONGUEURS DE FISSURE. LA PRISE EN COMPTE DE L'EFFET DE FERMETURE A PERMIS D'OPTIMISER L'ESTIMATION DE LA DUREE DE VIE FAITE SELON UNE DEMARCHE CLASSIQUE DE CUMUL LINEAIRE DANS LE DOMAINE DE PROPAGATION SUPERIEUR A UNE TRANSITION DANS LE MECANISME DE PROPAGATION APPELEE T#2. UNE METHODE D'ANALYSE FRACTOGRAPHIQUE QUANTITATIVE A ETE MISE AU POINT. IL EST MONTRE QUE L'EVOLUTION DES FACIES, POUR K#M#A#X SUPERIEUR A T#2, EST ESSENTIELLEMENT CONTROLEE PAR LE NIVEAU DU CHARGEMENT LE PLUS ELEVE. PAR CONTRE, POUR LES FAIBLES VALEURS DE K#M#A#X (EN DESSOUS DE T#2), LE PARAMETRE DOMINANT EST LE CYCLE SOL-AIR-SOL. UN MODELE BASE SUR LES CONCEPTS ENERGETIQUES EST PROPOSE. CE MODELE, QUI PERMET L'ETABLISSEMENT D'UN CHARGEMENT D'AMPLITUDE CONSTANTE EQUIVALENT, CONDUIT A UNE MEILLEURE PREVISION DE LA DUREE DE VIE POUR LES SPECTRES SANS SURCHARGES
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L'objectif de la thèse est d'étudier la propagation d'une fissure en fatigue après l'application d'un cycle de surcharge suivi par un cycle de souscharge dans le but d'estimer la durée de vie pour les structures fissurées soumises à un chargement cyclique variable. La thèse se décompose en trois volets : une partie expérimentale, une partie numérique et une partie modélisation. La partie expérimentale a été menée sur un acier 12NC6 traité thermiquement pour faire varier sa limite d'élasticité afin d'étudier l'interaction des zones plastifiées en fond de fissure. Différentes configurations de chargement ont été effectuées dans le but d'isoler l'effet de la souscharge sur les différents paramètres du retard engendré par le cycle de surcharge: ad, Nd, (da/dN)min, et amin· Ces mesures ont montré que la souscharge réduit notablement l'effet de la surcharge et le gain en termes de durée de vie. Cet effet est directement lié à l'amplitude de la souscharge. La modélisation par éléments finis permet de calculer l'évolution des zones plastifiées, le profil des contraintes résiduelles ơyy, et de la fermeture de la fissure pendant la propagation, avant et après application du cycle surcharge-souscharge. Elle permet de corroborer les hypothèses faites sur les mécanismes de retard, et notamment celles proposées sur les contraintes résiduelles en fond de fissure. La modélisation proposée est basée sur la connaissance des zones plastifiées. Elle permet de décrire la vitesse de propagation de la fissure et d'estimer la durée de vie après un cycle de surcharge ou après un cycle de surcharge - souscharge. Le modèle proposé en en bon accord avec les résultats expérimentaux.
Author: Naman Recho Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 111856328X Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 347
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This book presents recent advances related to the following two topics: how mechanical fields close to material or geometrical singularities such as cracks can be determined; how failure criteria can be established according to the singularity degrees related to these discontinuities. Concerning the determination of mechanical fields close to a crack tip, the first part of the book presents most of the traditional methods in order to classify them into two major categories. The first is based on the stress field, such as the Airy function, and the second resolves the problem from functions related to displacement fields. Following this, a new method based on the Hamiltonian system is presented in great detail. Local and energetic approaches to fracture are used in order to determine the fracture parameters such as stress intensity factor and energy release rate. The second part of the book describes methodologies to establish the critical fracture loads and the crack growth criteria. Singular fields for homogeneous and non-homogeneous problems near crack tips, v-notches, interfaces, etc. associated with the crack initiation and propagation laws in elastic and elastic-plastic media, allow us to determine the basis of failure criteria. Each phenomenon studied is dealt with according to its conceptual and theoretical modeling, to its use in the criteria of fracture resistance; and finally to its implementation in terms of feasibility and numerical application. Contents 1. Introduction. Part 1: Stress Field Analysis Close to the Crack Tip 2. Review of Continuum Mechanics and the Behavior Laws. 3. Overview of Fracture Mechanics. 4. Fracture Mechanics. 5. Introduction to the Finite Element Analysis of Cracked Structures. Part 2: Crack Growth Criteria 6. Crack Propagation. 7. Crack Growth Prediction in Elements of Steel Structures Submitted to Fatigue. 8. Potential Use of Crack Propagation Laws in Fatigue Life Design.
Author: Hong-Pei Wang
Author: Hong-Pei Wang
Author: Mohand Ouramdane Ouarabi
Author: XIAO PING.. ZHANG
Author: RECHONaman
Author: J. D.. Bertel
Author: André Bignonnet
Author: Xavier Decoopman
Author: Mohamed Benguediab
Author: Adriana Bacila
Author: Naman Recho