Modélisation de la fissuration en contact roulant

Modelling of crack growth in rolling contact

¹ Laboratoire de Science et Génie des Surfaces, LSGS, UMR CNRS 7570, EEIGM, 6 rue Bastien Lepage, BP 630, 54010 Nancy Cedex, France
² SOGERAIL, 164 rue Foch, 57700 Hayange, France
³ Laboratoire de Développement et d'Étude des Produits Plats, LEDEPP, 17 avenue des tilleuls, BP 70011, 57191 Florange Cedex, France
⁴ IRSID, Voie Romaine, BP 30320, 57283 Maizières-Lès-Metz, France

Auteur de correspondance : Zoubir.Ayadi@eeigm.inpl-nancy.fr

Reçu : 1 Mars 2002
Accepté : 2 Juillet 2004

Résumé

Le défaut de fatigue de contact des rails dénommé "head-check" comporte après amorçage une phase de propagation en mode II débouchant soit sur une bifurcation fatale, soit sur un blocage de la fissure. Pour prévoir au cas par cas les conditions qui peuvent conduire à l'une de ces issues, une modélisation de la fissuration en mode II est nécessaire. Dans cette étude, nous montrons que la méthode des dislocations est idéale pour établir les ΔK_II qui permettent de décrire le comportement de la fissure en utilisant les paramètres de la loi de Paris. Nous analysons ainsi notamment l'effet de proximité dans le cas de paires de fissures, le rôle du frottement entre les faces de celles-ci et sa synergie avec les contraintes résiduelles.

Abstract

The so-called "head-check" defect in rolling contact of rails includes a stage of fatigue crack initiation followed by coplanar shear mode crack growth. The end of this stage is bifurcation and failure or crack arrest. We use the distribution of dislocations method to evaluate the values of ΔK_II which enters the Paris law and allows to predict the behaviour of the crack. The effect of pairs of cracks, rubbing factor between the faces of the crack, and residual stresses is analysed.