thesis

Prévision de la durée de vie en fatigue multiaxiale sous sollicitations d'amplitude variable à l'aide d'un critère global

Defense date:

Jan. 1, 1996

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Institution:

Lyon, INSA

Disciplines:

Mechanical engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

This thesis presents a tool to estimate the fatigue life of a structure subjected to multiaxial variable amplitude stresses. The signed octahedral shear stress is used as a counting variable. Its correct evolution versus time is ensured by the continuity of the motion of the principal frame. That requires a re-organization of principal elements of the stress tensor. To each cycle extracted from the counting variable sequence corresponds cycle. A fatigue criterion based on a global approach gives the fatigue life corresponding any cycle by the way of an implicit method. Three new fittings of the criterion are proposed. Models and assumptions which are necessary to implement the implicit method are given. Their effects on fatigue life assessments are studied. Miner's rule is used for the damage calculation and its linear summation technique. All the steps of the method are implemented in a code. Multiaxial experimental tests under periodical or variable amplitude stress states are used to evaluate the model. As a result predicted fatigue lives are equal to or smaller than experimental lives within a factor from 1 to 5. Finally, the proposed method extends from uniaxial to multiaxial loadings fatigue life prediction without reducing the usual accuracy of fatigue life estimation methods.

Abstract FR:

Cette thèse présente un outil d'estimation de la durée de vie en un point d'une structure où les contraintes sont multiaxiales et d’amplitude variable. La "contrainte tangentielle octaédrique signée" est utilisée comme variable de comptage. Son évolution correcte au cours du temps est assurée par la continuité du mouvement du repère principal obtenu grâce à la réorganisation des éléments principaux. A un cycle extrait de la variable de comptage est associé un "cycle" de contraintes. Un critère de fatigue de caractère global permet de trouver la durée de vie correspondant à un « cycle » grâce à une méthode implicite. Trois nouvelles possibilités de calage du critère sont proposées. Les modèles et hypothèses nécessaires à la mise en œuvre de la méthode implicite sont donnés et leurs effets sur le calcul de la durée de vie étudiés. Le dommage est calculé par la loi de Miner et est ensuite cumulé linéairement. Les différents modules de la méthode ont été mis en œuvre dans un logiciel. Des essais multiaxiaux sous contraintes périodiques et d'amplitude variable sont utilisés pour la validation expérimentale du modèle. Les durées de vie prédites sont égales ou inférieures aux durées de vie expérimentales dans un rapport de 1 à 5. Ainsi la méthode proposée étend de l'uniaxial au multiaxial le calcul de durée de vie sans altérer la précision habituelle inhérente à la fatigue.