Analysis of the stress gradient effect in Fretting-Fatigue through a description based on nonlocal intensity factors
Analyse des effets de gradient en fretting-fatigue grâce à une description du phénomène basée sur des facteurs d’intensité non locaux.
Résumé
In this manuscript a new method to describe the stress gradient effect in fretting-fatigue is proposed. It is based on the description of the mechanical fields arising close to the contact edges through nonlocal intensity factors. For this purpose, the kinetic field around the contact ends is partitioned into a summation of multiple terms, each one expressed as the product between intensity factors, Is, Ia, Ic, depending on the macroscopic loads applied to the mechanical assembly, and spatial reference fields, ds, da, dc, depending on the local geometry of the part. This description is obtained through nonintrusive post-processing of FE computation and is conceived in order to be easily implementable in the industrial context. As a matter of fact, for any given macroscopic load and geometry, a set of nonlocal intensity factors is computed that permits to characterize the mechanical fields close to the contact edges. Such nonlocal description has the advantage of being (i) geometry independent so that the nonlocal intensity factors can be used to compare laboratory test with real-scale industrial assembly, (ii) applicable to industrial FE models usually characterized by rougher meshes compared to the ones used to describe fretting-fatigue in the academic context. The procedure is applied to fretting-fatigue test data in order to verify whether the nonlocal intensity factors can be used to transpose experimental results to different contact geometries from the one in which they have been obtained.
Nous proposons dans ce manuscrit une nouvelle méthode pour prendre en compte l’effet du gradient en Fretting-fatigue. Les champs mécaniques présents à proximité du front de contact sont décrits à travers des facteurs d’intensité non locaux. L’objectif est d’aboutir à une description du champ de vitesse sous la forme d’une somme de termes exprimés chacun comme le produit d’un facteur d’intensité (Is, Ia, Ic), qui dépend des chargements macroscopiques appliqués à l’ensemble et d’une fonction de forme (ds, da, dc), qui est liée à la géométrie locale du contact. Cette description est obtenue à travers un processus non intrusif de post-processing des résultats obtenus avec des calculs à éléments finis. De plus, elle a été pensée pour être implémentée dans un contexte industriel. En pratique, pour chaque chargement macroscopique et pour chaque géométrie, il est possible de calculer un ensemble de facteurs d’intensité non locaux qui permettent de décrire les champs mécaniques locaux près du front de contact. Cette description non locale a l’avantage d’être (i) indépendante de la géométrie du contact employé et (ii) utilisable dans des modèles à éléments finis utilisés dans l’industrie qui sont caractérisés par des maillages plus grossiers par rapport à ceux utilisés pour étudier le fretting-fatigue dans des milieux académiques. Une étude est menée pour vérifier que les facteurs d’intensité non locaux peuvent être utilisés pour transposer les résultats expérimentaux d’une géométrie à une autre.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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