Usure
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de frottement dynamique: si Λ ≤ 2, des contacts locaux peuvent avoir lieu et générer
des phénomènes de fatigue de contact (fig. 25.1).
La réponse des matériaux sera régie par la nature et les propriétés des couches
superficielles atteintes par les sollicitations, c’est-à-dire leur structure, leurs propriétés d’élasticité et d’élastoplasticité, leurs propriétés d’endurance sous sollicitations multiaxiales, leur réactivité avec l’environnement et leur état de contraintes
internes.
Le rôle des premiers cycles de chargement et la réponse des matériaux
(écrouissage ou adoucissement) sont déterminants en plaçant le contact en régime
stabilisé ou non. La figure 24.12 schématise quelques situations typiques.
24.5.5 Modélisation de la fatigue de contact
Du fait du grand nombre de paramètres intervenant dans un contact, l’approche
expérimentale des problèmes de fatigue de contact met en évidence une dispersion
importante sur les résultats d’essais, qu’ils soient effectués sur des composants de
structures réelles ou des éprouvettes de laboratoire. On ne peut établir que des probabilités de rupture ou de non-rupture au bout de N cycles.
Comme pour les études classiques de fatigue, une approche statistique est
indispensable pour traiter les problèmes de fatigue de contact. Deux voies sont possibles, l’une prenant en compte l’ensemble du composant, l’autre s’appuyant sur le
champ de contrainte développé dans les contacts. Les deux sont soumises à la difficulté d’évaluer un chargement équivalent représentatif de conditions de fonctionnement évolutives.
A partir d’une expérimentation sur le composant, on peut utiliser des lois statistiques globales, les lois de Weibull par exemple définissant la durée de vie des
roulements L avec une probabilité de survie S à partir de la durée de vie à 10% de
probabilité de survie L 10 sous la forme:
(24.5)
log
1
S
-- -
0,1053
L
L 10
------- -
e
=
(a)
σ y
σ r z
y
y
z
x
σ y
σ r
x
z
y
x
σ y
σ r
z
y
zone plastifiée
zone plastifiée
zone plastifiée
(b)
(c)
Fig. 24.12 Effet de la combinaison contrainte équivalente-limite d’élasticité: (a) métal mou et faible facteur de frottement; (b) métal dur et faible frottement; (c) métal dur et fort frottement (d’après [24.10]).
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de frottement dynamique: si Λ ≤ 2, des contacts locaux peuvent avoir lieu et générer
des phénomènes de fatigue de contact (fig. 25.1).
La réponse des matériaux sera régie par la nature et les propriétés des couches
superficielles atteintes par les sollicitations, c’est-à-dire leur structure, leurs propriétés d’élasticité et d’élastoplasticité, leurs propriétés d’endurance sous sollicitations multiaxiales, leur réactivité avec l’environnement et leur état de contraintes
internes.
Le rôle des premiers cycles de chargement et la réponse des matériaux
(écrouissage ou adoucissement) sont déterminants en plaçant le contact en régime
stabilisé ou non. La figure 24.12 schématise quelques situations typiques.
24.5.5 Modélisation de la fatigue de contact
Du fait du grand nombre de paramètres intervenant dans un contact, l’approche
expérimentale des problèmes de fatigue de contact met en évidence une dispersion
importante sur les résultats d’essais, qu’ils soient effectués sur des composants de
structures réelles ou des éprouvettes de laboratoire. On ne peut établir que des probabilités de rupture ou de non-rupture au bout de N cycles.
Comme pour les études classiques de fatigue, une approche statistique est
indispensable pour traiter les problèmes de fatigue de contact. Deux voies sont possibles, l’une prenant en compte l’ensemble du composant, l’autre s’appuyant sur le
champ de contrainte développé dans les contacts. Les deux sont soumises à la difficulté d’évaluer un chargement équivalent représentatif de conditions de fonctionnement évolutives.
A partir d’une expérimentation sur le composant, on peut utiliser des lois statistiques globales, les lois de Weibull par exemple définissant la durée de vie des
roulements L avec une probabilité de survie S à partir de la durée de vie à 10% de
probabilité de survie L 10 sous la forme:
(24.5)
log
1
S
-- -
0,1053
L
L 10
------- -
e
=
(a)
σ y
σ r z
y
y
z
x
σ y
σ r
x
z
y
x
σ y
σ r
z
y
zone plastifiée
zone plastifiée
zone plastifiée
(b)
(c)
Fig. 24.12 Effet de la combinaison contrainte équivalente-limite d’élasticité: (a) métal mou et faible facteur de frottement; (b) métal dur et faible frottement; (c) métal dur et fort frottement (d’après [24.10]).