A comprehensive approach for fatigue analysis of shape memory alloys

par Claire Morin

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Ziad Moumni.

Soutenue en 2011

à Palaiseau, Ecole polytechnique .

  • Titre traduit

    Approche globale pour l'analyse à la fatigue des Alliages à Mémoire de Forme


  • Résumé

    We develop a comprehensive approach for fatigue analysis of SMAs in three steps: first, the determination of the constitutive law allows the computation of the stabilized thermomechanical state of the structure. In order to better predict this state, tensile-compressive asymmetry and strong thermomechanical coupling are introduced into the ZM models. Second, the stabilized state is computed using an extension of the Direct Cyclic Method, which is shown to provide significant saving in computation time compared to the conventional incremental method. Third, the fatigue lifetime of the structure is determined with an energy-based criterion accounting for the influence of the hydrostatic pressure. The dependence of the fatigue lifetime on temperature and loading frequency is discussed. The prospects of this work include the validation of the constitutive laws and fatigue criterion for the case of non proportional loadings.


  • Résumé

    Nous développons, en trois étapes, une approche globale de calcul à la fatigue des Alliages à Mémoire de Forme. La détermination de la loi de comportement permet le calcul de l'état thermomécanique stabilisé de la structure. Afin d'obtenir une meilleure prédiction de cette réponse, la dissymétrie entre traction et compression et le couplage fort thermomécanique sont ajoutés aux modèles ZM. Ensuite, le calcul numérique de l'état stabilisé est réalisé grâce à une généralisation de la Méthode Cyclique Directe, permettant un gain de temps de calcul considérable par rapport à la méthode incrémentale. Enfin, la durée de vie en fatigue est déterminée par un critère de fatigue énergétique qui tient compte de l'effet de la pression hydrostatique. La dépendance de la durée de vie vis-à-vis de la température et de la fréquence de chargement est discutée. Les perspectives concernent la validation des lois de comportement et du critère de fatigue pour des chargements non proportionnels.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (149 p.)

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