Étude numérique des paramètres affectant les profils d’usure en fretting

Numerical study of the parameters affecting fretting wear profiles

¹ LISV, Université de Versailles Saint-Quentin, 45 avenue des Etats-Unis, 78000 Versailles, France
stephanie.basseville@uvsq.fr
² MINES ParisTech, Centre des Matériaux, CNRS UMR 7633, BP 87, 91003 Evry Cedex, France
henry.proudhon@mines-paristech.fr ; georges.cailletaud@mines-paristech.fr
³ Laboratoire de Mécanique des Solides, École Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France
heripre@lms.polytechnique.fr

Reçu : 10 Décembre 2012
Accepté : 22 Mai 2013

Résumé

L’étude est dédiée à l’endommagement lors d’un test numérique de fretting entre un cylindre et un plan. Un modèle d’usure s’appuyant sur un critère local énergétique permet de déterminer le profil d’usure dans différents contextes. La première simulation consiste à comparer des profils d’usure obtenus pour un matériau homogène lors d’un test d’usure unilatérale et d’un test d’usure bilatérale, i.e. chacune des surfaces de contact est usée. Dans la seconde simulation, un revêtement est pris en compte et présente un nombre important de pores. En leur présence, l’usure par abrasion est détectée et conduit naturellement à s’intéresser à la notion de troisième corps dans la zone de contact. Ainsi, une modélisation explicite des débris et la mise en œuvre du transfert de matière sont développés. Bien que la plasticité joue un rôle important dans les mécanismes d’endommagement, les simulations supposent un comportement élastique des matériaux en contact pour les tests (i) à (ii). Un dernier test permet d’aborder l’étude de l’effet d’une loi de comportement élasto-plastique pour le matériau usé.

Abstract

The study is devoted to damage during a numerical fretting test between a cylinder and a plane. An incremental wear simulation approach is employed to study the evolution of the contact zone shape. The first simulation is devoted to a comparison of wear profiles for a homogeneous material in an unilateral and bilateral (i.e. each of the contact surfaces is worn) wear test. In the second simulation, a coating is considered with a significant numbers of pores. Abrasive wear is detected, showing that a third body has to be introduced in the contact area. Thus, an explicit modeling of debris and implementation of mass transfer are developed. Plasticity plays an important role in the mechanisms of damage. However, the bodies in contact are considered as elastic in the first three cases. A last simulation presents the effect of an elasto-plastic behavior.