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3.1 Caractérisation de l’amorçage en fretting 87 S = 2a × L l’aire totale de contact S eff l’aire effective de contact L eff = S eff /2a la longueur effective de contact 2a longueur de contact L Fig. 3.16: Definition de l’aire effective de contact S eff . Longueur effective de contact Leff [µm] 5000 4000 3000 2000 1000 R3 • • • • R1 • • • • R2 • • • • • • • • • • 0 0 250 500 750 1000 1250 1500 Force tangentielle F T [N] Longueur effective de contact Leff [µm] 5000 4000 3000 2000 1000 Leff R1 = 0.032 × FN + 4314 • • • • • Leff R2 = 0.455 × FN + 1505 • • • • • • • • • • Leff R3 = 0.271 × FN + 919 • • R2 • 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 R1 Force normale F N [N] R3 Fig. 3.17: Determination experimentale de L eff (longueur de contact : L = 4.4 mm). Rationalisation de l’effet de la rugosité sur la frontière d’amorçage Le but de cette partie est de formaliser la condition d’amorçage en prenant en compte l’effet de rugosité observé expérimentalement. A cet effet, deux nouveaux paramètres de chargement P eff et Q eff , respectivement la force normale effective et la force tangentielle effective, sont introduits : P eff = F N L eff et Q eff = F T L eff (3.14)
88 Etude de la fissuration sous chargement de fretting et de fatigue Dès que la rugosité est assez élevée pour que L e ff ≠ L, les paramètres intrinsèques de chargement P eff et Q eff vont différer sensiblement de leur équivalent exterieur au contact P = F N /L et Q = F T /L, directement issus du signal des capteurs sur le dispositif de fretting. De ce point de vue, le tracé des différents résultats dans l’espace de chargement (P,Q) apparaît difficilement justifiable. On introduit donc une nouvelle représentation en reclaculant les variables de chargement pour chaque essai en tenant compte de la valeur de L eff 3 . Les résultats d’amorçage sont retracés dans la nouvelle représentation (P eff , Q eff ) sur la fig. 3.18 ainsi que la transition moyenne de glissement, qui est indépendante de la rugosité pour les conditions testées. L’analyse de la figure 3.18 montre une très bonne corrélation des 3 series d’essais, Force normale effective Peff[N/mm] 1200 1000 800 600 400 200 domaine de sécurité • • ◽ ◽ ◽ ◽ ◽ • ◽ ◽ ◽ ◽ ◽ ◽ amorçage de fissures en glissement partiel à 50000 cycles seuils d’amorçage de fissures R1 R2 R3 transition de glissement 0 0 100 200 300 400 500 Force tangentielle effective Q eff [N/mm] Fig. 3.18: Frontière experimentale d’amorçage des fissures de fretting à 50000 cycles, obtenue pour 3 rugosités différentes et tracée dans l’espace des chargements effectifs (P eff ,Q eff ). conduisant à l’unification de la frontière d’amorçage dans l’espace (P eff , Q eff ). Rappelons que sur la fig. 3.14, la pente observée pour R 2 est plus grande que celle observée pour R 3 alors que la rugosité est plus faible. Parallèlement, l’évolution de L eff_R2 (F N ) montrait elle aussi une pente plus forte que L eff_R3 (F N ). Les deux évolutions se compensant, il en résulte au final une parfaite corrélation des points dans l’espace (P eff , Q eff ). Ce détail montre comment cette approche se montre capable de tenir compte indirectement de la réponse de la surface rugueuse face à l’indentation et renforce son caractère physique. L’approche utilisée permet notamment de prédire le seuil d’amorçage pour un 3 L eff est calculée à partir de F N , l’effet de F T est négligé.
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