Etude expérimentale et numérique de l'amorçage et de la propagation de fissure de fretting dans un assemblage roue-essieu ferroviaire

par Arsène Yameogo

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Claude Prioul.


  • Résumé

    La SNCF et Valdunes s'intéressent au comportement en fatigue de l'assemblage roue-essieu, plus particulièrement, à la fissuration par fretting fatigue sous portée de calage. La modélisation par la méthode des éléments finis mise en place, permet à la fois de déterminer l'état des contraintes résiduelles résultant du frettage à la presse et d'étudier la redistribution de ces contraintes sous sollicitations cycliques. Le contact (modèle de Coulomb) et le comportement élastoplastique des matériaux (modèle de Lemaître et Chaboche) sont pris en compte par le modèle. Les non-linéarités ainsi introduites pénalisant fortement les temps de calcul, une méthode de "submodelling" a été mise en oeuvre. Les simulations montrent que la structure s'adapte sous les chargements cycliques, ce qui permet l'utilisation de critères multiaxiaux de fatigue polycycliques. La confrontation des résultats avec ceux obtenus par des essais de fatigue, montre que la prédiction de l'amorçage de fissures de fretting fatigue est possible en appliquant les critères de fatigue classique, notamment, le critère de Dang Van. La propagation de la fissure sous la portée est modélisée numériquement en appliquant la loi de Paris, le facteur d'intensité des contraintes en mode I étant calculé empiriquement à partir de l'état mécanique stabilisé. Il apparait un chargement seuil en deçà duquel la fissure s'arrête. Cet arrêt s'explique par l'entrée de la fissuration dans le champ de contraintes résiduelles de frettage fortement compressif en sous-couche. Par ailleurs, les expertises réalisées en maintenance révèlent l'existence d'une profondeur maximale de fissuration, en accord avec les résultats du modèle numérique.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (200 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'au 16 décembre 2014
  • Annexes : Bibliogr. p. 182-190

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  • Cote : TH 69120
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