On the influence of secondary branches on crack propagation in Rolling Contact Fatigue
Etude de l'influence des branches secondaires sur la fissuration sous chargement de contact en fatigue de roulement
Résumé
Gear and bearing failures are most often caused by rolling contact fatigue (RCF). Understanding the growth of a main surface-initiated crack into the depth of the piece, as well as the growth of subsurface-initiated branches towards the surface is necessary, in order to improve fatigue life prediction and reduce fatigue damage repair or component replacements before catastrophic failure. The purpose of this work is to analyze, based on 3D finite element simulations, the initiation and mode I growth of secondary branches in a case hardened gear, their influence on the main crack growth in mode II, and the competition between mode I and mode II crack growth. The residual stress field issued by the case hardening is taken into account and its role is analyzed. The reasons why branch cracks develop only from the upper main crack face and why only those initiated when the main crack is still shallow can reach the surface, inducing spalling are explained.
Les défaillances des engrenages et des roulements sont souvent causées par la fatigue par contact roulant (RCF). Comprendre la croissance d'une fissure principale initiée en surface dans la profondeur de la pièce, ainsi que la croissance des branches initiées en sous-surface vers la surface est nécessaire pour améliorer la prédiction de la durée de vie en fatigue. Le but de ce travail est d'analyser, sur la base de simulations par éléments finis en 3D, l'initiation et la croissance en mode I de branches secondaires dans un engrenage cémenté, leur influence sur la croissance de la fissure principale en mode II, et la compétition entre la croissance de fissure en mode I et mode II. Le champ de contraintes résiduelles issu du traitement de surface est pris en compte et son rôle est analysé. Les raisons pour lesquelles les fissures de branche se développent uniquement à partir de la face supérieure de la fissure principale et pourquoi seules celles initiées lorsque la fissure principale est encore peu profonde peuvent atteindre la surface, induisant l'écaillage, sont expliquées.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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